递归

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摘要

本文将主要介绍递归。学好递归要多刷题,本文末尾给出了一些经典题目,做完这些题对理解递归有很大的帮助。



递归

递归的含义很好理解,就是一个函数

调用自身

,难就难在如何确定一个题目的递归式,这就需要多刷题了。

一个完整的递归函数包含两个部分:


  1. 递归式

  2. 递归出口

以斐波那契数列为例:

int f(int n){
	if(n == 1 || n == 2) return 1; // 递归出口
	return f(n-1) + f(n-2); // 递归式
}


递归式用来递归计算我们想要得到的值, 递归出口用来结束递归。


如果没有递归出口,那么就会一直递归下去,就造成了死循环。

那么什么题会用到递归呢?

子问题和原问题求解方式完全相同的,可以用递归。

举个例子:

蓝桥杯练习系统 计算n阶行列式


计算n阶行列式

给定一个N×N的矩阵A,求|A|。

输入格式:

第一行一个正整数N。 接下来N行,每行N个整数,

第i行第j个数字表示A[i][j]。

输出格式 一行,输出|A|。


行列式计算规则详见:

计算n阶行列式

A

1


1

A

1


2

…A

1


n


A

2


1

A

2


2

…A

2


n




A

n


1

A

n


2

…A

n


n

n==2 :



A

=

A

11

 

A

22

A

12

21

|A| = A_{11}~ * A_{22} – A_{12}*_{21}









A







=









A











1


1

































A











2


2































A











1


2
































2


1





















n > 2 :



A

=

(

1

)

1

+

1

A

11

A

+

(

1

)

1

+

2

A

12

A

+

.

.

.

+

(

1

)

i

1

A

 

1

  

n

 

A

|A| = (-1)^{1+1} * A_{11} * |A’ | + (-1)^{1+2} * A{12} * |A’ | + … + (-1)^i-1^A~1~~n~*|A’ |









A







=








(





1



)











1


+


1






















A











1


1


































A



























+








(





1



)











1


+


2





















A



1


2


















A



























+








.


.


.




+








(





1



)










i





















1










A











1






n



















A



























其中, A’ 是原矩阵

删去第 1 行和第 i 列

后构成的新矩阵。

以下面的行列式为例:

A B C   
D E F  = A * E F + B * D F + C * D E
G H I        H I       G I       G H

所以当n == 2时就是递归出口了, n > 2 递归计算。

代码:

import java.io.*;
public class 计算行列式{
	static BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	static BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
	
	public static int Int(String s){return Integer.parseInt(s);}
	
	public static void copy(int[][]A, int[][] A1, int i, int len) throws IOException{
		for(int x = 1; x < len; x++)
			for(int y = 0, j = 0; j < len; j++)
				if(j != i) {
					A1[x-1][y++] = A[x][j];
				}
	}
	
	public static int F(int[][] A, int len)throws Exception{
		int res = 0; //保存每个矩阵的|A|
		if(len == 1)return A[0][0];
		if(len == 2){
			return A[0][0]*A[1][1] - A[0][1]*A[1][0]; // 递归出口
		}
		else{
			int A1[][] = new int[10][10];
			for(int i = 0; i < len; i++){
				copy(A, A1, i, len);
				res += Math.pow(-1, i) * A[0][i] * F(A1, len-1); //递归式
			}
		}
		return res;
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		int n;
		n = Integer.parseInt(in.readLine());
		
		int arr[][] = new int[10][10];

		for(int i = 0; i < n; i++){
			String[] s = in.readLine().split(" "); 
			for(int j = 0; j < n; j++){
				arr[i][j] = Int(s[j]);
			}
		}
		
		out.write(F(arr, n) + "\n");
		out.flush();
	}
}



练习题目

下面的练习题目是几类常见的递归题目。


  1. 递归实现指数型枚举

  2. 递归实现组合型枚举

  3. 递归实现排列型枚举

  4. n-皇后 问题

代码:

1

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Main{
    static int n;
    static Scanner in = new Scanner(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)));
    static BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
    public static void f(int u, int state) throws IOException{
        if(u == n){
            for(int i = 1; i <= n; i++){
                if((state & (1<<i)) > 0){
                    out.write(i+" ");
                }
            }
            out.write("\n");
            return ;
        } 
        f(u+1, state);
        f(u+1, state | (1 << (u+1)));
       
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        n = in.nextInt();
        f(0, 0);
        out.flush();
    }    
}

2

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Main{
    static int n, m;
    static Scanner in = new Scanner(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)));
    static BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
    public static void f(int v, int u, int state) throws IOException{
        if(u > n) return ;
    	if(v == m){
            for(int i = 1; i <= n; i++){
                if((state>>i & 1) == 1)
                    out.write(i+" ");
            }
            out.write("\n");
            out.flush();
            return ;
        }
        f(v+1, u+1, state | (1<<(u+1)));
        f(v, u+1, state);
    }
    public static void main(String[] agrs)throws IOException{
        n = in.nextInt();
        m = in.nextInt();
        f(0, 0, 0);
        out.flush();
    }
}

3


import java.io.*;
public class Main {
	static BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	static BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
    static int arr[] = new int[10];
    static int n = 0;
    public static void dfs(int i, int state) throws IOException{
        if(i == n + 1){
            for(int j = 1; j <= n; j++){
                out.write(arr[j]+" ");
            }
            out.write("\n");
            out.flush();
        }
        for(int j = 1; j <= n; j ++){
            if((state >> j & 1) != 1){
                arr[i] = j;
                dfs(i+1, state | 1<<j);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException{
		String s = in.readLine();
		n = Integer.parseInt(s);
        dfs(1, 1);

		out.flush();
	}
}

4

import java.io.*;
public class Main {
	static BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	static BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
    static final int N = 10;
    static int a[] = new int[N];
    static int dg[] = new int[2*N];
    static int udg[] = new int[2*N];
    static int n = 0;
    public static void dfs(int i, int state) throws IOException{
        if(i == n + 1){
            for(int j = 1; j <= n; j++){
                for(int l = 1; l <= n; l++){
                    if(l != a[j]) out.write(".");
                    else out.write("Q");
                }
                out.write("\n");
            }
            out.write("\n");  
            out.flush();
            return;
        }
        for(int j = 1; j <= n; j ++){
            if((state >> j & 1) != 1 && dg[i+j] != 1 && udg[j-i+n] != 1){
                a[i] = j;
                dg[i+j] = 1;
                udg[j-i+n] = 1;
                dfs(i+1, state | 1<<j);
                dg[i+j] = 0;
                udg[j-i+n] = 0;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException{
		String s = in.readLine();
		n = Integer.parseInt(s);
        dfs(1, 1);

		out.flush();
	}
}


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