文档介绍:递归与回溯算法
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递归的定义
所谓递归就是一个函数或过程可以直接或间接地调用自己。我们大家都熟悉一个民间故事:从前有一座山,山上有一座庙,庙里有一个老和尚正在给小和尚讲故事,故事里说,从前有一座山,山上有一座庙,庙里有一个老和尚正在给小和尚讲故事,故事里的故事是说……。象这种形式,我们就可以称之为递归的一种形象描述,老和尚什么时候不向下讲了,故事才会往回返,最终才会结束。
再如:前面多次提到的求N!的问题。
我们知道:当N>0时,N!=N*(N-1)!,因此,求N!的问题化成了求N*(N-1)!的问题,而求(N-1)!的问题又与求N!的解法相同,只不过是求阶乘的对象的值减去了1,当N的值递减到0时,N!=1,从而结束以上过程,求得了N!的解。
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第二页,课件共52页
也就是说,求解N!的过程可以用以下递归方法来表示:
在这里,为了定义n!,就必须先定义(n-1)!,为了定义(n-1)!,又必须先定义(n-2)!……,上述这种用自身的简单情况来定义自己的方式称为递归定义。
一个递归定义必须是有确切含义的,也就是说,必须一步比一步简单,最后是有终结的,决不允许无限循环下去。
上面的例子中,当N=0时定义一个数1,是最简单的情况,称为递归的边界,它本身不再使用递归定义。
与递推一样,每一递归都有其边界条件。但不同的是,递推是由边界条件出发,通过递推式来求值,而递归则是从自身出发来达到边界条件。
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递归的调用
在Pascal程序中,子程序可以直接自己调用自己或间接调用自己,则将这种调用形式称之为递归调用。
其中,我们将前者的调用方式称为简单递归,后者称为间接递归。由于目前我们介绍、掌握的知识尚还无法实现间接递归,只有留待在以后的内容中我们再作介绍。本节只介绍直接递归。
递归调用时必须符合以下三个条件:
(1)可将一个问题转化为一个新的问题,而新问题的解决方法仍与原问题的解法相同,只不过所处理的对象有所不同而已,即它们只是有规律的递增或递减。
(2)可以通过转化过程使问题回到对原问题的求解。
(3)必须要有一个明确的结束递归的条件,否则递归会无止境地进行下去。
下面我们通过一些例子,来解释递归程序的设计。
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第四页,课件共52页
program aa;
var
t:longint;
n:integer;
function fac(n:integer):longint;
begin
if n=0 then fac:=1
else fac:=fac(n-1)*n;
end;
例1:按照以上的分析,用递归的方法来求N!的解。
程序如下:
测试数据:
输入:
input n=5
输出:
5! =120
begin
write('input n=');
read(n);
if n<0 then writeln('n<0,data errer')
else
begin
t:=fac(n);
writeln(n,'! =',t)
end
end.
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如图展示了程序的执行过程:
在这里,因为函数FAC的形参是值形参,因此每调用一次该函数,系统就为本次调用的值形参N开辟了一个存储单元,以便存放它的实参的值。也就是说,对于递归函数或递归过程,每当对它调用一次时,系统都要为它的形式参数与局部变量(在函数或过程中说明的变量)分配存储单元(这是一个独立的单元,虽然名字相同,但实际上是互不相干的,只在本层内有效),并记下返回的地点,以便返回后程序从此处开始执行。
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例2:读入一串字符倒序输出,以字符’&’为结束标志,用过程来实现。
分析:由题意可知,读一串字符当然只能一个个地读入,要倒序输出,就要一直读到字符’&’。如输入的一段字符为ABCDEFGH&’,则倒序输出的结果应该是’&HGFEDCBA’。
(1)读入一个字符;
(2)读(该字符后的)子串并倒序输出;
(3)然后输出读入字符(指(1)读入的字符)
(4)在(2)中若子串是空(即遇字符’&’),表示子串已完,不再处理子串。
以上(2)表示一操作依赖另一操作,所以需要用递归调用。(4)表示已知操作(递归的终止)。
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程序如下:
program aa;
procedure reverse;
var
ch:char;
begin
read(ch);
if ch<>'&' then