遞迴 從台階問題學習遞迴 遞迴優化和非遞迴

2021-10-01 02:37:04 字數 2282 閱讀 7455

遞迴就是將大問題劃分為若干個子問題,各個問題是巢狀關係,最小的那個問題的結果是已知的,大問題不斷分解直到達到最小問題的過程叫做「遞」,小問題的解釋已知的,然後根據這個解回過去求大問題的解的過程叫做「歸」。

最簡單的遞迴的例子就是求n的階乘:

其遞推公式為:f(n) = n * f(n-1),其中,f(1) = 1

遞迴需要滿足三個條件

乙個問題的解可以分解為幾個子問題

這個問題與分解之後的子問題,除了資料規模不同,求解思路完全一樣

存在遞迴終止條件

編寫遞迴**

找到規律

寫出遞推公式

找到終止條件

用簡單的例子驗證

比如這個問題:假如這裡有n個台階,每次你可以跨1個台階或者2個台階,請問走這n個台階有多少種走法?如果有7個台階,你可以2,2,2,1這樣子上去,也可以1,2,1,1,2這樣子上去,總之走法有很多,那如何用程式設計求得總共有多少種走法呢?

找到規律

這個問題可以根據第一步的走法把所有走法分為兩類,第一類是第一步走了1個台階,另一類是第一步走了2個台階。所以n個台階的走法就等於先走1階後,n-1個台階的走法 加上先走2階後,n-2個台階的走法。

寫出遞推公式

用公式表示就是:

f

(n)=

f(n-1)

+f(n-2

)

找到終止條件當n為1的時候,就只有一種走法,即f(1)=1

用簡單的例子驗證

假設n=2,根據遞推公式f(2) = f(1) + f(0),其實f(0)並不合理,因此重新思考下終止條件,應該是:

f(1

)=1;

f(2)

=3

**實現1:

class

solution

}

編寫遞迴**容易遇到的問題及解決辦法

1.堆疊溢位

函式呼叫會使用棧來儲存臨時變數等資訊,每呼叫乙個函式,就會將臨時變數封裝為棧幀壓入棧頂,等函式執行完成返回時,將該次函式呼叫所用的資訊從棧頂彈出。系統棧或者虛擬機器棧空間一般都不大。如果遞迴求解的資料規模很大,呼叫層次很深,一直壓入棧,就會有堆疊溢位的風險。

解決方案

可以通過在**中限制遞迴呼叫的最大深度的方式來解決這個問題。遞迴呼叫超過一定深度(比如1000)之後,我們就不繼續往下再遞迴了,直接返回報錯。在遞迴的時候可以用乙個靜態變數用作遞迴深度的計數器。

2.重複計算問題

遞迴會出現重複計算的問題,比如台階問題,f(5)=f(4)+f(3),f(3)會被計算一次,當f(4)分解為f(3)+f(2)的時候,f(3)又會被計算一次。

解決方案

可以用乙個資料結構將已經計算的結果儲存起立,當再次使用到該結果的時候就可以直接返回。以台階問題舉例:

**實現2:

class

solution

$ret

=$this

->

climbstairs($n

-1)+

$this

->

climbstairs($n

-2);

$this

->

result[$n

]=$ret

;return

$ret;}

}

3.時間效率和空間效率

遞迴的呼叫深度很深的時候,會積聚乙個較大的時間成本和空間成本。

將遞迴**改寫為非遞迴**

遞迴有利有弊,利是遞迴**的表達力很強,寫起來非常簡潔;而弊就是空間複雜度高、有堆疊溢位的風險、存在重複計算、過多的函式呼叫會耗時較多等問題。所以,在開發過程中,我們要根據實際情況來選擇是否需要用遞迴的方式來實現。

**實現3:

class

solution

return

$ret;}

}

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test1.php是未經優化的遞迴解法

test2.php是優化過的遞迴解法

test3.php是非遞迴解法

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