递归与分治

递归

递归的定义

直接递归调用:

间接递归调用:

  编写递归函数时,必须告诉它何时停止递归。正因为如此,每个递归函数都有两部分:基线条件(base case)和递归条件(recursive case)。递归条件指的是函数调用自己,而基线条件则指的是函数不再调用自己,从而避免形成无限循环。
  我们来给函数countdown添加基线条件。

def countdown(i): 
    print i 
    if i <= 0:#基线条件
        return 
    else:#递归条件
        countdown(i-1) 

 

 

 

 非递归实现阶乘函数:

递归程序:

def f(n):
    if n<=1:
        return n
    return f(n-1)+f(n-2)

 非递归程序(两种方式):

def Fibonacci(self, n):
        a = [0,1]
        if n<2:
            return a[n]
        for i in range(2,n+1):
            a.append(a[i-1]+a[i-2])
        return a[n]
def f(n):
    if n<=1:
        return n
    else:
        pre,now = 0,1
        for i in range(2,n+1):
            next = pre + now
            pre = now
            now = next
        return next

#递归
def isHuiWen(str):
    if len(str)<=1:
        return True
    if str[0] !=str[-1]:
        return False
    return isHuiWen(str[1:-1])
print(isHuiWen('qwswq'))

 

#非递归
def isHuiWen2(str):
    if len(str)<=1:
        return True
    for i in range(len(str)):
        if str[i] != str[len(str)-1-i]:
            return False
    return True

 注:调用栈不仅对编程来说很重要,使用递归时也必须理解这个概念

分治

  上部分深入介绍了递归,以下使用学到的新技能来解决问题。我们将探索分而治(divide and conquer,D&C)——一种著名的递归式问题解决方法。
  快速排序。快速排序是一种排序算法,属于D&C算法。

分而治之

  D&C并不那么容易掌握,首先,介绍一个直观的示例;然后,介绍一个代码示例,它不那么好看,但可能更容易理解
  假设你是农场主,有一小块土地。

  你要将这块地均匀地分成方块,且分出的方块要尽可能大。显然,下面的分法都不符合要求。

  如何将一块地均匀地分成方块,并确保分出的方块是最大的呢?使用D&C策略!D&C算法是递归的。使用D&C解决问题的过程包括两个步骤。
    (1) 找出基线条件,这种条件必须尽可能简单。
    (2) 不断将问题分解(或者说缩小规模),直到符合基线条件。
  下面就来使用D&C找出前述问题的解决方案。可你能使用的最大方块有多大呢?
  首先,找出基线条件。最容易处理的情况是,一条边的长度是另一条边的整数倍。
  如果一边长25 m,另一边长50 m,那么可使用的最大方块为 25 m×25 m。换言之,可以将这块地分成两个这样的方块。
  现在需要找出递归条件,这正是D&C的用武之地。根据D&C的定义,每次递归调用都必须缩小问题的规模。如何缩小前述问题的规模呢?我们首先找出这块地可容纳的最大方块。

  你可以从这块地中划出两个640 m×640 m的方块,同时余下一小块地。现在是顿悟时刻:何不对余下的那一小块地使用相同的算法呢?
  最初要划分的土地尺寸为1680 m×640 m,而现在要划分的土地更小,为640 m×400 m。适用于这小块地的最大方块,也是适用于整块地的最大方块。换言之,你将均匀划分1680 m×640 m土地的问题,简化成了均匀划分640 m×400 m土地的问题!

  下面再次使用同样的算法。对于640 m × 400 m的土地,可从中划出的最大方块为400 m × 400 m。这将余下一块更小的土地,其尺寸为400 m × 240 m。

  你可从这块土地中划出最大的方块,余下一块更小的土地,其尺寸为240 m × 160 m。

  接下来,从这块土地中划出最大的方块,余下一块更小的土地。
  余下的这块土地满足基线条件,因为160是80的整数倍。将这块土地分成两个方块后,将不会余下任何土地!

  因此,对于最初的那片土地,适用的最大方块为80 m× 80 m。

  这里重申一下D&C的工作原理:
    (1) 找出简单的基线条件;
    (2) 确定如何缩小问题的规模,使其符合基线条件。
  D&C并非可用于解决问题的算法,而是一种解决问题的思路。我们再来看一个例子。

  给定一个数字数组。你需要将这些数字相加,并返回结果。使用循环很容易完成这种任务。

def sum(arr): 
    total = 0 
    for x in arr: 
        total += x 
        return total 
print sum([1, 2, 3, 4]) 

   但如何使用递归函数来完成这种任务呢?
  第一步:找出基线条件。最简单的数组什么样呢?请想想这个问题,再接着往下读。如果数组不包含任何元素或只包含一个元素,计算总和将非常容易。
  因此这就是基线条件。
  第二步:每次递归调用都必须离空数组更近一步。如何缩小问题的规模呢?下面是一种办法。
  这与下面的版本等效。
  这两个版本的结果都为12,但在第二个版本中,给函数sum传递的数组更短。换言之,这缩小了问题的规模!

  函数sum的工作原理类似于下面这样。

  这个函数的运行过程如下。

  别忘了,递归记录了状态。

提 示:
  编写涉及数组的递归函数时,基线条件通常是数组为空或只包含一个元素。陷入困境时,请检查基线条件是不是这样的。

注意:

  • 分治法设计算法时最好使子问题的大小规模相同,即平衡子问题的思想。
  • D&C将问题逐步分解。使用D&C处理列表时,基线条件很可能是空数组或只包含一个元素的数组。 

 

原文地址:https://www.cnblogs.com/tianqizhi/p/9571958.html