递归算法与递归程序
全国浙教版信息技术高中选修1新授课第五节递归算法实例及程序实现教学设计

3.任务驱动法,培养自主学习能力:设计具有挑战性的递归任务,鼓励学生自主探究和解决问题。在任务完成过程中,引导学生发现问题、分析问题、解决问题,培养他们的自主学习能力。
a.递归算法在排序算法中的应用,如快速排序、归并排序等。
b.递归算法在图形绘制中的应用,如分形图形的绘制等。
c.递归算法在人工智能领域的应用,如深度学习中的递归神经网络等。
1.作业要求独立完成,不得抄袭他人成果,确保作业质量。
2.在编程过程中,注重代码规范,养成良好的编程习惯。
3.遇到问题时,要积极思考,可查阅资料、请教同学或老师,提高解决问题的能力。
c.结合迷宫问题,讨论递归算法的设计思路。
2.每个小组选代表进行分享,总结讨论成果。
3.老师针对学生的讨论进行点评,强调递归算法在实际应用中的注意事项。
(四)课堂练习
1.设计以下练习题目,让学生动手实践:
a.编写递归程序,计算阶乘。
b.编写递归程序,求解斐波那契数列。
c.分析并优化以下递归程序,提高程序性能。
4.掌握全国浙教版信息技术高中选修1新授课第五节递归算法相关知识点,形成系统的知识体系。
(二)过程与方法
1.通过实例分析,培养学生的问题发现和解决能力,提高学生的逻辑思维能力。
2.采用任务驱动法,引导学生自主探究递归算法的原理和实现方法,培养学生自主学习能力。
3.组织课堂讨论,让学生在交流与合作中碰撞思维火花,提高学生的沟通能力和团队协作能力。
C语言常用算法程序汇总

C语言常用算法程序汇总C语言是一门广泛应用于计算机编程的语言,具有较高的效率和灵活性。
在C语言中,常见的算法程序包括排序算法、查找算法、递归算法等等。
以下是一些常用的C语言算法程序的汇总:1.排序算法:-冒泡排序:通过多次迭代比较相邻元素并交换位置,将最大的元素逐渐移动到正确的位置。
-插入排序:将待排序的元素与已排序的部分依次比较并插入到正确的位置。
-选择排序:每次从待排序的元素中选择最小的元素并与已排序的部分交换位置。
-快速排序:通过选择一个基准元素,将数组划分为两个子数组进行递归排序。
2.查找算法:-顺序查找:逐个比较数组中的元素,直到找到目标元素或到数组末尾。
-二分查找:通过比较目标元素与数组中间元素的大小,逐步缩小范围,直到找到目标元素。
-哈希查找:通过散列函数将目标元素映射到哈希表的索引位置进行查找。
3.递归算法:-阶乘:通过递归调用自身计算一个正整数的阶乘。
-斐波那契数列:通过递归调用自身计算斐波那契数列的第n个数。
-二叉树遍历:通过递归调用自身遍历二叉树的各个节点。
4.图算法:- 最短路径算法:如Dijkstra算法和Floyd算法,用于计算图中两个节点之间的最短路径。
-拓扑排序:通过对有向无环图进行排序,使得所有的边从排在前面的节点指向排在后面的节点。
- 最小生成树:如Prim算法和Kruskal算法,用于找到图中连接所有节点的最小子树。
5.动态规划:-最长公共子序列:通过寻找两个字符串中的最长公共子序列,解决字符串匹配问题。
-背包问题:通过动态规划解决在给定容量下选取物品使得总价值最大的问题。
-最大子序列和:通过动态规划解决一个数组中选取连续子序列使得和最大的问题。
以上只是一些C语言中常用的算法程序的汇总,实际上,还有很多其他的算法,如逆波兰表达式、霍夫曼编码、最小割等等。
通过学习这些算法,可以更好地理解C语言的应用和开发。
MATLAB递归算法,附程序

递归树
递归树的结点有两个域,如下图:
T(size)指问题大小为size时,函数的复杂度。
nonrec.cost指问题大小为size时的非递归代价。
根结点的每个子结点都代表了这个问题分拆的一个子问题的复杂度。
就这样递归地分解问题。
一直到达叶子结点,也就是base-case.在前面的讨论中,我们没有涉及base-case,在使用递归树分析复杂度时,我们假设base-case的复杂度为1。
举一个例子就可以很明白的说明如何构造递归树。
Example1: 由递归方程T(n)=2T(n/2)+n构造递归树
首先,构造根接点
它的子结点是
……,以此类推。
所以,最后的递归树为:
递归树规则:
根结点的复杂度=所有非叶结点的非递归复杂度+叶子结点的复杂度。
所以,在上面的例子中,每层的非递归复杂度为n,而base-case出现在大约lgn 层(n/2^d =1;d = lgn)。
由于base-case的复杂度为1,所以T(n)≈nlgn,即递归树是分析和计算递归方程的一个重要工具。
它可以直观地表示出递归函数的复杂度,并使人易于理解。
常用特殊算法

6.2.1 递推算法的适用性
但并不是所有的递归算法都适合改写成递推算 法, 最起码的条件是求解过程允许从有明确结果的低 阶问题开始。阶乘问题就允许从 1!开始,推算到我 们希望的某一阶为止,因此,采用递推算法来求解阶 乘问题就比递归算法好得多。 但有很多递归算法的求 解起点是有限制的,不允许从低阶问题开始求解,也 就不能改写成递推算法。例如有名的“梵塔问题”就 是这样, 一阶梵塔的解法是明确的, 如果 N 阶梵塔的 解法已知,就可以推出 N+1 阶梵塔的解法,看起来 很适合采用递推算法, 但该问题就是不允许从一阶梵 塔开始,必须从 N 阶梵塔开始。 “梵塔问题”已经成 为递归算法的经典实例, 没有其它算法比用递归算法 更直观有效。
6.3.1 回溯算法的特点
回溯算法有以下基本特点: 问题的求解必须是由有限的若干部分组成的,例如一条从迷宫入口到迷宫出口的路 径是由若干(中间没有分支的) “路段”组成的;一种服装的裁剪下料方案是由各 个衣片的摆放位置组成的; 一种配方是由各种原料的取舍用量组成的; 一局棋局是 由开局、中盘、残局、结局各阶段的下法组成的。如果我们把问题解的所有可能的 组成部分称为“元素”的话,那么元素的范围必须是有限的,例如配方问题中原料 的种类和用量是有一定范围的。 一个问题如果有多个解的话, 各个解的区别在于它 们的组成元素的取舍不同。问题的一个解的部分元素构成“部分解” ,不同解之间 可以有相同的“部分解” ,例如配方 A 包含有 6 种原料,配方 B 包含有 7 种原料, 两种配方中有 4 种原料是相同的,它们都可以是符合要求的配方。 回溯算法求解问题的过程是由“部分解”向“完整解”推进的过程(开始时部分解 是空的,一个元素也没有) 。推进的方法是在“部分解”的基础上增加一个新元素, 如果新增加这个元素之后仍然满足问题的规定条件(约束条件) ,我们就得到一个 新的“部分解” ,然后再试着增加一个新的元素。如果新增加这个元素之后破坏了 问题的规定条件,我们就将这个新元素取出来, “回溯”到没有增加这个新元素时 的状态,另外选取别的元素再试。将这种试探一直进行下去,当“部分解”完全满 足问题的条件时,这时的“部分解”就称为“完整解” ,可以将其输出。当搜索完 全部可能组合之后仍然没有得到“完整解” ,就证明该问题无解。 在回溯算法进行的过程中,各步的处理方法都是相同的,符合递归算法的特点,因 此,回溯算法中一般都配合递归算法来进行。在递归的过程中,可供选择的元素范 围越来越小, 约束条件也越来越苛刻, 从而保证递归过程可以在有限的时间之内结 束。在递归过程中,问题的“部分解”是作为全局数据处理,而当前可供选择的元 素范围和当前约束条件的动态值是作为局部数据处理(需要用户堆栈保护) 。
矩阵的Crout递归分解算法及程序设计

收稿 日期 :05 1. 1 2 0 22 作者简介 : 智慧来 (9 1)男 , 18 , 焦作市 人 , 研究 生 , 主要从 事计算 智能 及其 在水 电站经 济运 行 中的应 用研 究 。E m i m i( Z i i i — a : l : h ua @ l t a hl
1 6,o 2 c m
维普资讯
第2 5卷第 3 期
Vo . No. 125. 3
西 华 大 学 学 报 ・ 自 然 科 学 版
J u a f h aUn v riy・Nau a ce c o r l u iest n o Xi t r l in e S
20 年 5 06 月
法 。在实现算法 的过程中 , 对数据进行 了巧妙 的处理 , 中间数据及最终计算结 果都具有分 数形式 , 使 不仅使得 结果 具有绝对 的精确 度 , 成功解决 了数据 的精 度问题 , 而且更 符合 人们 阅读 的 习惯 。经过 运行测 试 , 法设计 合理 , 算 程
序运行高效准确 。 关键词 : 阵 ; mu 分解 ; 法 ; 矩 C t 算 程序 中圈分类号 : P 1 . T 3 11 文献标识码 : A
L 其中 L是下三角矩阵 , R, R是对角元素为 1 的上 三角矩阵 ( 称为单 位上三角矩 阵)则称之 为 A 的 , C t mu 分解 [l 4。 根据定义获得的计算公式
订=盘l j ( =1 2 … , i , , ) ( -2 3 … , , , ) =口 礁一∑ *
2 C o t 解递 归算法 的推导 ru 分
设 A是 m 行 列 的矩阵, L是 m 行 P列矩阵, U是 P行 列矩阵, 可以进行 Co t r 分解 , u 则
A =L × ×
递归算法

4563697
4564531 4565926
正中间 的元素
4566088
4572874
17
4120243
4276013
4328968 4397700
4462718
请问: 4565926是否在 此列表当中? 4565925?
4466240 4475579
4478964
4480332 4494763
4499043
相应的参数来完成,这就是函数或子程序,使用时只需对其名字进行
简单调用就能来完成特定功能。
例如我们把上面的讲故事的过程包装成一个函数,就会得到:
void Story() { puts("从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,老和尚在讲故 事,它讲的故事是:"); getchar();//按任意键听下一个故事的内容 Story(); //老和尚讲的故事,实际上就是上面那个故事 }
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4276013
4328968 4397700
4462718
请问: 4565926是否在 此列表当中?
4466240 4475579
4478964
4480332 4494763
4499043
4508710 4549243
(1)对原问题f(s)进行分析,假设出合理的“较小 问题” f(s')( 与数学归纳法中假设 n=k-1时等式 成立相似); (2)假设f(s')是可解的,在此基础上确定f(s)的解, 即给出 f(s) 与 f(s') 之间的关系 ( 与数学归纳法中 求证n=k时等式成立的过程相似); (3)确定一个特定情况(如f(1)或f(0))的解,由此 作为递归边界(与数学归纳法中求证n=1时等式 成立相似)。
算法设计与分析(霍红卫)-第2章-分治法

第2章 分 治 法
我们可以很容易解决这个问题。利用这样一个事实:渐近 表示法只要求对n≥n0,T(n)≤cn lb n成立,其中n0是一个可以选择 的常数。由于对于n>3,递归方程并不直接依赖T(1),因此可设 n0=2,选择T(2)和T(3)作为归纳证明中的边界条件。由递归方程 可得T(2)=4和T(3)=5。此时只要选择c≥2,就会使得T(2)≤c·2·lb 2 和 T(3)≤c·3·lb 3 成 立 。 因 此 , 只 要 选 择 n0=2 和 c≥2 , 则 有 T(n)≤cn lb n成立。
3ic(n/4i)2=(3/16) icn2 i=0,1,…,log4n-1
深度为log4n的最后一层有3log4 n nlog4 3 个结点,每个结点的
开销为T(1),该层总开销为 nlog4 3T (1) ,即 Θ(nlog4 3)。
第2章 分 治 法
将所有层的开销相加得到整棵树的开销:
T (n) cn2
T(n)=2T(n/2)+n ≤2(c[n/2]lb[n/2])+n =cn lb n/2+n =cn lb n-cn lb 2+n =cn lb n-cn+n =cn lb n-(c-1)n
最后一步在c≥1时成立。≤cn lb n
第2章 分 治 法
下面证明猜测对于边界条件成立, 即证明对于选择的常 数c,T(n)≤cn lb n对于边界条件成立。 这个要求有时会产生 一些问题。 假设T(1)=1是递归方程的惟一边界条件,那么对 于n=1,T(1)≤c·1·lb 1=0与T(1)=1发生矛盾。因此,归纳法中 的归纳基础不成立。
3
cn2
3
2
cn2
3
程序设计中的递归算法分析

晰 。 本 文 针 对 学生 在 学 习程序 设 计课 程 时 对递 归 算 法 难 以 理 解 及 掌握 等 情 况 , 阐述 了递 归算 法 的 本 质 及 解 决 问题 的 思路 。
【 关键 词 】 递 归 栈 算 法 :
O 引言 、
递归 算 法 设 计 . 常 有 以下 3个 步骤 : 通
递 归 部 分 } /
在 定 义 一个 过 程 或 函 数 时 出现 了调 用 本 过 程 或 者 函数 的成
分 .g 调 用 自己 本 身 , 称 之 为 直 接 递 归 , 过 程 函数 P调 用 过 口 这 若
} 下面 应 当 设 置边 界 条 件 , 则 程 序 就 将 无 限递 归下 去 。 以 否 可 函数 改 为 : fc ( t ) ati nN
应 的 程 序 显 得较 为 重 要 。 但是 . 递 归 方 式 所 描 述 的 算 法 , 用 在一 般 计 算 机 语 言 教材 中 占有 较 小 的篇 幅 . 生 不 容 易 理 解 . 不 明 学 弄 白递 归 函数 执行 的步 骤 及 过程 .尤 其 需 要 自 已编 写 程 序 时 更 觉
增 加 或 减 少 . 归 调 用 的 次数 必 须 是 有 限 的 . 须 有 递 归 结 束 的 的 圆 盘 , 号 为 12 … … n 1 n 现 在 要 把 A 上 的 B个 盘 移 到 递 必 编 、、 一 、。
归结为” 简单… 较 情形 的 计 算 . 得 到 计 算 结 果 为 止 。 对 于 问题 并 定 义 是 递 归 的 .数 据 结 构 是 递 归 的 .问 题 解 法 是 递 归 的 ,都 可
以 采 用递 归 方 法 来 处理
{ r unN fc e r at 一 l t 1
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一、教学目标1、知识与技能(1).认识递归现象。
(2).使用递归算法解决问题往往能使算法的描述乘法而易于表达(3).理解递归三要素:每次递归调用都要缩小规模;前次递归调用为后次作准备:递归调用必须有条件进行。
(4).认识递归算法往往不是高效的算法。
(5).了解递归现象的规律。
(6).能够设计递归程序解决适用于递归解决的问题。
(7).能够根据算法写出递归程序。
(8).了解生活中的递归现象,领悟递归现象的既有重复,又有变化的特点,并且从中学习解决问题的一种方法。
2、方法与过程本节让同学们玩汉诺塔的游戏,导入递归问题,从用普通程序解决斐波那契的兔子问题入手,引导学生用自定义了一个以递归方式解决的函数过程解决问题,同时让同学们做三个递归练习,巩固提高。
然后让学生做练习(2)和练习(3)这两道题目的形式相差很远,但方法和答案却是完全相同的练习,体会其中的奥妙,加深对递归算法的了解。
最后用子过程解决汉诺塔的经典问题。
3、情感态度和价值观结合高中生想象具有较强的随意性、更富于现实性的身心发展特点,综合反映出递归算法的特点,以及递归算法解答某些实践问题通常得很简洁,从而激发学生对程序设计的追求和向往。
二、重点难点1、教学重点(1)了解递归现象和递归算法的特点。
(2)能够根据问题设计出恰当的递归程序。
2、教学难点(1)递归过程思路的建立。
(2)判断问题是否适于递归解法。
(3)正确写出递归程序。
三、教学环境1、教材处理教材选自《广东省普通高中信息技术选修一:算法与程序设计》第四章第五节,原教材的编排是以本节以斐波那契的兔子问题引人,导出递归算法,从而自定义了一个以递归方式解决的函数过程。
然后利用子过程解决汉诺塔的经典问题。
教材经处理后,让同学们玩汉诺塔的游戏,导入递归问题,从用普通程序解决斐波那契的兔子问题入手,引导学生用自定义了一个以递归方式解决的函数过程解决问题,同时让同学们做三个递归练习,巩固提高。
然后让学生做练习(2)和练习(3)这两道题目的形式相差很远,但方法和答案却都是完全相同的练习,体会其中的奥妙,加深对递归算法的了解。
最后用子过程解决汉诺塔的经典问题。
教学方法采用讲解、探究、任务驱动和学生自主学习相结合2、预备知识学生已掌握了用计算机解决问题的过程,掌握了程序设计基础,掌握了解析法、穷举法、查找法、排序法设计程序的技巧。
3、硬件要求建议本节课在多媒体电脑教室中完成,最好有广播教学系统或投影仪,为拓展学习,学生机应允许上互联网。
4、所需软件学生机要安装VB6.0或以上版本。
5、所需课时2课时(90分钟)四、教学过程导入:大家玩汉诺塔游戏:图4-5(1)汉诺塔游戏的部分界面这个游戏盘子在A、B、C三根柱子上不停运动,有没有规律,和你在照过镜子时遇到的情况相同吗?当你往镜子前面一站,镜子里面就有一个你的像。
但你试过两面镜子一起照吗?如果甲、乙两面镜子相互面对面放着,你往中间一站,嘿,两面镜子里都有你的千百个“化身”!为什么会有这么奇妙的现象呢?原来,甲镜子里有乙镜子的像,乙镜子里也有甲镜子的像,而且这样反反复复,就会产生一连串的“像中像”。
这是一种递归现象。
由同学们总结出递归算法的概念递归算法:是一种直接或者间接地调用自身的算法。
在计算机编写程序中,递归算法对解决一大类问题是十分有效的,它往往使算法的描述简洁而且易于理解。
4-16:著名的意大利数学家斐波那契(Fibonacci)在他的著作《算盘书》中提出了一个“兔子问题”:假定小兔子一个月就可以长成大兔子,而大兔子每个月都会生出一对小兔子。
如果年初养了一对小兔子,问到年底时将有多少对兔子? (当然得假设兔子没有死亡而且严格按照上述规律长大与繁殖)我们不难用以前学过的知识设计出如下算法:①输入计算兔子的月份数:n②If n < 3 Then c = 1 Else a = 1: b = 1③i = 3④ c = a + b:a = b:b = c⑤i=i+1,如果i≤n则返回④⑥结束参考程序如下:Private Sub Command1_Click()n = Val(Text1.Text)If n < 3 Then c = 1 Else a = 1: b = 1For i = 3 To nc = a + ba = bb = cNext iText2.Text = "第" & n & "月的兔子数目是:" & cEnd Sub图4-5(2)斐波那契兔子程序运行结果图开动脑筋:我们有没有更简单的方法解决该问题呢?4.5.1 从斐波那契的兔子问题看递归算法1.斐波那契的兔子问题子(1)分析问题。
我们可以根据题意列出表4-3来解决这个问题:表4—3兔子问题分析表这个表格虽然解决了斐波那契的兔子问题(年底时兔子的总数是144只),但仔细观察一下这个表格,你会发现兔子的数目增长得越来越快,如果时间再长,只用列表的方法就会有困难。
(例如,你愿意用列表的方法求出5年后兔子的数目吗?)我们需要研究表中的规律,找出一般的方法,去解决这个问题。
交流仔细研究表4-8,你有些什么发现?每一个月份的大兔数、小兔数与上一个月的数字有什么联系,能肯定这个规律吗?恭喜你,你快成功了?(2)设计算法。
“兔子问题”很容易列出一条递推式而得到解决。
假设第N个月的兔子数目是F(N),我们有:这是因为每月的大兔子数目一定等于上月的兔子总数,而每个月的小兔子数目一定等于上月的大兔子数目(即前一个月的兔子的数目)。
由上述的递推式我们可以设计出递归程序。
递归程序的特点是独立写出一个函数(或子过程),而这个函数只对极简单的几种情况直接给出解答,而在其余情况下通过反复的调用自身而把问题归结到最简单的情况而得到解答。
空中加油站:自定义函数的定义格式:Function procedurename(arguments) [As type]StatementsEnd Function其中的procedurename是函数名,arguments是函数中的参数表,type是函数返回值的数据类型,[]表示可有可无的部分,statements是过程中的代码调用函数的格式:procedurename(arguments)(3)编写程序。
窗体中开设一个文本框Textl用于填人月数N,设置命令框Commandl,点击它即执行程序求出第N月的兔子数。
然后用文本框Text2输出答案。
根据递推式可以写出递归程序如下:Function Fib(ByVal N As Integer) As Long文本框2 If N < 3 Then Fib = 1 Else Fib = Fib(N - 1) + Fib(N - 2)End FunctionPrivate Sub Command1_Click()N = Val(Text1.Text)Text2.Text = "第" & N & "月的兔子数目是:" & Fib(N)End Sub(4)调试程序因为这个算法的效率不高,建议在调试程序时月份数不要大于40。
图4-5(4)斐波那契兔子程序运行结果图(5)检测结果挑战自我:(以下部分由学生自己完成)(1)利用递归方法编写一求N的阶乘。
分析:根据N!=N*(N-1)*(N-2)*(N-3)*……*3*2*1可以推出下列式子:这是一个典型的递归算法,参考程序如下:Function F(ByVal n As Integer) As LongIf n = 1 Then F = 1 Else F = n * F(n - 1)End FunctionPrivate Sub Form_Click()Dim n As Integern = Val(InputBox("请输入正整数N:", "求N的阶乘")) Print "输入的正整数是"; n;Print ",阶乘是"; F(n)End Sub图4-5(5)求阶乘程序的运行结果图(2)对一正整数N,用数字l和2组成一条加法算式,使其和为N,共可以列出多少条不同的式子?(“l+2”和“2+1”看作是不同的式子)。
算法设计:假设和为N时可列式子的方法数是F(N),那么第一个加数可选择1或2。
当第一个加数为1时剩下加数的和为N一1,故方法数为F(N一1);当第一个加数为2时,剩下加数的和为N-2,故方法数为F(N-2)。
于是可以得到如下式子:这是一个典型的递归算法,参考程序如下:参考程序如下:Function F(ByVal n As Integer) As LongIf n <= 2 Then F = n Else F = F(n - 1) + F(n - 2)End FunctionPrivate Sub Form_Click()Dim n As Integern = Val(InputBox("请输入正整数N:", "输入式子的总和"))Print "当总和是"; n; "时"Print "可以列出不同的由1和2组成的加法式子"; F(n); "条"End Sub图4-5(6)书上P137练习2程序运行结果图(3)罗光明在上楼梯时,有时一步一级楼梯,有时一步两级。
如果楼梯有N级,他上完这N级楼梯有多少种不同的方法?设计算法假设楼梯级数为N时的方法数是F(N),那么第一步可选择1或2级楼梯。
当第一步为1级时剩下楼梯的级数为N-1,故方法数为F(N-1);当第一步为2级时,剩下楼梯的级数为N-2,故方法数为F(N-2)。
于是可以得到如下式子:这是一个典型的递归算法,参考程序如下:程序如下:Function F(ByVal n As Integer)As LongIf n<=2 Then F=n Else F=F(n-1)+F(n-2)End Functi 0nPrivate Sub Form_Click()Dim n As Integern=Val(InputBox("请输入楼梯级数N:","输人楼梯级数"))Print "当楼梯级数";n;"时,"Print "可以有";F(n);"种不同的上楼梯方法。
"End Sub同学们比较一下你们所做的练习(2)和(3)的程序代码,不知同学们有没有发现一个有趣的现象?为什么会这样?本节小结:递归算法的特点递归过程一般通过函数或子过程来实现。