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Java数据结构与算法实现递归与回溯

更新时间:2023-04-06 04:25:47 阅读: 评论:0

1.什么是递归?

简单的说: 递归就是方法自己调用自己,每次调用时传入不同的变量.递归有助于编程者解决复杂的问题,同时可以让代码变得简洁。

看个实际应用场景,迷宫问题(回溯), 递归(recursion)

我列举两个小案例,来帮助大家理解递归,这里在给大家回顾一下递归调用机制

打印问题阶乘问题
public static void test(int n) {    if (n > 2) {    test(n - 1);    }    system.out.println("n=" + n);} public static int factorial(int n) {    if (n == 1) {        return 1;    } el {        return factorial(n - 1) * n;    }}

递归用于解决什么样的问题

各种数学问题如: 8皇后问题 , 汉诺塔, 阶乘问题, 迷宫问题, 球和篮子的问题(google编程大赛)。各种算法中也会使用到递归,比如快排,归并排序,二分查找,分治算法等。将用栈解决的问题–>第归代码比较简洁。

递归需要遵守的重要规则

执行一个方法时,就创建一个新的受保护的独立空间(栈空间)。方法的局部变量是独立的,不会相互影响, 比如n变量。如果方法中使用的是引用类型变量(比如数组),就会共享该引用类型的数据。递归必须向退出递归的条件逼近,否则就是无限递归,出现stackoverflowerror,死龟了:)。当一个方法执行完毕,或者遇到return,就会返回,遵守谁调用,就将结果返回给谁,同时当方法执行完毕或者返回时,该方法也就执行完毕。

2.代码案例一——迷宫问题

说明: 小球得到的路径,和程序员 设置的找路策略有关即:找 路的上下左右的顺序相关再得到小球路径时,可以先 使用(下右上左),再改成(上 右下左),看看路径是不是有变化。测试回溯现象。

package com.szh.recursion; /** * 走迷宫问题 */public class migong {     //使用递归回溯来给小球找路, 说明:    //1. map 表示地图    //2. i,j 表示从地图的哪个位置开始出发 (1,1)    //3. 如果小球能到 map[6][5] 位置,则说明通路找到.    //4. 约定:当 map[i][j] 为 0 表示该点没有走过; 当为 1 表示墙; 2 表示通路可以走;    //5. 在走迷宫时,需要确定一个策略(方法) 下->右->上->左 , 如果该点走不通,再回溯    public static boolean tway(int[][] map, int i, int j) {        //此时走到了迷宫终点        if (map[6][5] == 2) {            return true;        } el {            if (map[i][j] == 0) { //如果当前这个点还没有走过                //按照策略 下->右->上->左  走                map[i][j] = 2;                if (tway(map, i + 1, j)) { //下                    return true;                } el if (tway(map, i, j + 1)) { //右                    return true;                } el if (tway(map, i - 1, j)) { //上                    return tru销售经理职责e;                } el { //左                    return true;                }            } el { //map[i][j] != 0, 即只能为1、2。 1表示墙(无法走),2表示已经走过了,所以此时直接返回fal                return fal;            }        }    }     //修改找路的策略,改成 上->右->下->左    public static boolean tway2(int[][] map, int i, int j) {        if(map[6][5] == 2) { // 通路已经找到ok            return true;        } el {            if(map[i][j] == 0) { //如果当前这个点还没有走过                //按照策略 上->右->下->左                map[i][j] = 2;                if(tway2(map, i - 1, j)) { //上                    return true;                } el if (tway2(map, i, j + 1)) { //右                    return true;                } el if (tway2(map, i + 1, j)) { //下                    return true;                } el { //左                    return true;                }            } el {                return fal;            }        }    }     public static void m诗人称号大全ain(string[] args) {        //先创建一个二维数组,模拟迷宫 (地图)        int[][] map = new int[8][7];        //使用迷宫中的部分格子表示墙体(置1)        //第一行和最后一行置为1        for (int i = 0; i < 7; i++) {            map[0][i] = 1;            map[7][i] = 1;        }        //第一列和最后一列置为1        for (int i = 0; i < 8; i++) {            map[i][0] = 1;            map[i][6] = 1;        }        //多添加两块墙体        map[3][1] = 1;        map[3][2] = 1;//      map[1][2] = 1;//map[2][2] = 1;        //输出地图查看        system.out.println("原始迷宫地图为:");        for (int i = 0; i < 8; i++) {            for (int j = 0; j < 7; j++) {                system.out.print(map[i][j] + " ");            }            system.out.println();        }         //使用递归回溯走迷宫        tway(map, 1, 1);//        tway2(map, 1, 1);        system.out.println("小球走过,并标识过的地图的情况:");        for (int i = 0; i < 8; i++) {            for (int j = 0; j < 7; j++) {                system.out.print(map[i][j] + " ");            }            system.out.println();        }    }}

3.代码案例二——八皇后问题

八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。

第一个皇后先放第一行第一列。

第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否ok, 如果不ok,继续放在第二列、第三列、依次把所有列都放完,找到一个合适。

继续第三个皇后,还是第一列、第二列……直到第8个皇后也能放在一个不冲突的位置,算是找到了一个正确解。

当得到一个正确解时,在栈回退到上一个栈时,就会开始回溯,即将第一个皇后,放到第一列的所有正确解,全部得到。

然后回头继续第一个皇后放第二列,后面继续循环执行 1,2,3,4的步骤。

packlo怎么读age com.szh.recursion; /** * 八皇后问题 */public class queue8 {     //定义max表示共有多少个皇后    private int max = 8;    //定义数组,保存皇后放置的位置结果,比如 arr = {0, 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3}    int[] array = new int[max];    //共有多少种解法    private static int count = 0;    //共有多少次冲突    private static int judgecount = 0;     //编写一个方法,放置第n个皇后    //特别注意: check 是 每一次递归时,进入到check中都有  for(int i = 0; i < max; i++),因此会有回溯    private void check(int n) {        if (n == max) { //n = 8 , 表示这8个皇后已经全部放好了            print();            return;        }        //依次放入皇后,并判断是否冲突        for (int i = 0; i < max; i++) {            //先把当前这个皇后 n , 放到该行的第1列            array[n] = i;            //判断当放置第n个皇后到i列时,是否冲突            if (judge(n)) { // 不冲突                //接着放n+1个皇后,即开始递归                check(n + 1);            }            //如果冲突,就继续执行 array[n] = i; 即将第n个皇后,放置在本行第i列向后的那一列        }    }     //查看当我们放置第n个皇后, 就去检测该皇后是否和前面已经摆放的n-1个皇后冲突    private boolean judge(int n) {        //每摆放一个皇后,就循环去和之前摆好的皇后位置相比较,看是否冲突        for (int i = 0; i < n; i++) {            //1. array[i] == array[n]  表示判断 第n个皇后是否和前面的n-1个皇后在同一列            //2. math.abs(n-i) == math.abs(array[n] - array[i]) 表示判断第n个皇后是否和第i皇后是否在同一斜线            //3. 判断是否在同一行, 没有必要,n 表示第几个皇后,这个值每次都在递增,所以必然不在同一行            if (array[i] == array[n] || math.abs(n - i) == math.abs(array[n] - array[i])) 寻梦者{                judgecount++;                return fal;            }        }  新闻特写范文      return true;    }     //打印皇后摆放的具体位置    private void print() {        count++;        for (int i = 0; i < array.length; i++) {            system.out.print(array[i] + " ");        }        system.out.println();    }     public static void main(string[] args) {        queue8 queue8 = new queue8();        queue8.check(0);        system.out.printf("一共有%d解法\n", count);        system.out.printf("一共判断冲突的次数%d次", judgecount);    }}

这里其实对代码进行debug就可以看出回溯的过程,我就不多说了。

到此这篇关于java数据结构与算法实现递归与回溯的文章就介绍到这了,更多相关java 递归与回溯内容请搜索www.887551.com以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持www.887551.com!

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