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遞歸法

鎖定
遞歸法是設計和描述算法的一種有力的工具,由於它在複雜算法的描述中被經常採用,為此在進一步介紹其他算法設計方法之前先討論它。
中文名
遞歸法
外文名
Recursive method

遞歸法基本介紹

能採用遞歸描述的算法通常有這樣的特徵:為求解規模為N的問題,設法將它分解成規模較小的問題,然後從這些小問題的解方便地構造出大問題的解,並且這些規模較小的問題也能採用同樣的分解和綜合方法,分解成規模更小的問題,並從這些更小問題的解構造出規模較大問題的解。特別地,當規模N=1時,能直接得解。

遞歸法執行過程

遞歸算法的執行過程分遞推和迴歸兩個階段。在遞推階段,把較複雜的問題(規模為n)的求解推到比原問題簡單一些的問題(規模小於n)的求解。例如上例中,求解fib(n),把它推到求解fib(n-1)和fib(n-2)。也就是説,為計算fib(n),必須先計算fib(n-1)和fib(n-2),而計算fib(n-1)和fib(n-2),又必須先計算fib(n-3)和fib(n-4)。依次類推,直至計算fib(1)和fib(0),分別能立即得到結果1和0。在遞推階段,必須要有終止遞歸的情況。例如在函數fib中,當n為1和0的情況。
在迴歸階段,當獲得最簡單情況的解後,逐級返回,依次得到稍複雜問題的解,例如得到fib(1)和fib(0)後,返回得到fib(2)的結果,……,在得到了fib(n-1)和fib(n-2)的結果後,返回得到fib(n)的結果。
在編寫遞歸函數時要注意,函數中的局部變量和參數只是侷限於當前調用層,當遞推進入“簡單問題”層時,原來層次上的參數和局部變量便被隱蔽起來。在一系列“簡單問題”層,它們各有自己的參數和局部變量。

遞歸法作用

由於遞歸引起一系列的函數調用,並且可能會有一系列的重複計算,遞歸算法的執行效率相對較低。當某個遞歸算法能較方便地轉換成遞推算法時,通常按遞推算法編寫程序。例如上例計算斐波那契數列的第n項的函數fib(n)應採用遞推算法,即從斐波那契數列的前兩項出發,逐次由前兩項計算出下一項,直至計算出要求的第n項。