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1.7 从前有座山,山里有座庙:递归之法
递归调用是函数内部调用自身的过程。递归必须要有结束条件,否则会进入无限递归状态,永远无法结束。
1. 递归函数
训练1-32:输入n个整数,倒序输出所有整数。
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2. 递归原理
递归包括递推和回归。递推指将原问题不断分解成子问题,直到达到结束条件,返回最近子问题的解;然后逆向逐一回归,最终到达递推开始时的原问题,返回原问题的解。
阶乘是典型的递归调用问题,5的阶乘递推、回归过程如下图所示。
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训练1-33:输入一个整数n,输出n的阶乘。
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注意:在递归算法中,每一次递推都需要一个栈空间来保存调用记录,因此在计算空间复杂度时需要计算递归栈的辅助空间。
上图中的递推、回归过程是我们从逻辑思维上推理并用图形象表达出来的,但其在计算机内部是怎样处理的呢?计算机使用了一种被称为“栈”的数据结构,它类似于一个放了一摞盘子的容器,每次放进去一个,拿出来的时候就只能从顶端拿一个,不允许从中间插入或抽取,因此被称为“后进先出”(Last In First Out,LIFO)。
5的阶乘递推(进栈)过程的形象表达如下图所示,在实际递归中传递的是参数的地址。
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5的阶乘回归(出栈)过程的形象表达如下图所示。
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从图中可以很清晰地看到,它首先一步步地把子问题压入栈,直到得到返回值,再一步步地出栈,最终得到递归结果。在运算过程中使用了n个栈空间作为辅助空间。
训练1-34:输入一个整数n,输出斐波那契数列的第n项。
斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34……
递归式表达式如下:
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以F(6)为例,递归求解过程如下图所示。
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练习:写一个递归程序,输出1+2+3+…+n。