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标题:[原创]浅谈递归机制和非递归转换
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nuciewth
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[原创]浅谈递归机制和非递归转换
*/ --------------------------------------------------------------------------------------
*/ 出自: 编程中国 http://www.bc-cn.net
*/ 作者: nuciewth E-mail:wth870628@163.com QQ:314218584
*/ 时间: 2007-10-7 编程论坛首发
*/ 声明: 尊重作者劳动,转载请保留本段文字
*/ --------------------------------------------------------------------------------------


写来玩玩,希望大家都给点意见.


一、什么是递归

很多数据结构的定义都是根据递归性质来进行定义的,是因为这些结构固有的性质。
递归是指某个函数直接或间接的调用自身。问题的求解过程就是划分成许多相同性质
的子问题的求解,而小问题的求解过程可以很容易的求出,这些子问题的解就构成里原
问题的解了。

二、递归的几个特点
1.递归式,就是如何将原问题划分成子问题。
2.递归出口,递归终止的条件,即最小子问题的求解,可以允许多个出口。
3.界函数,问题规模变化的函数,它保证递归的规模向出口条件靠拢

三、递归的运做机制
很明显,很多问题本身固有的性质就决定此类问题是递归定义,所以递归程序很直接
算法程序结构清晰、思路明了。但是递归的执行过程却很让人费解,这也是让很多人
难理解递归的原因之一。由于递归调用是对函数自身的调用,在一次调用没有结束之前
又开始了另外一次调用,按照作用域的规定,函数在执行终止之前是不能收回所占用的
空间,必须保存下来,这也就意味着每一次的调用都要把分配的相应空间保存起来。为
了更好管理这些空间,系统内部设置一个栈,用于存放每次函数调用与返回所需的各种
数据,其中主要包括函数的调用结束的返回地址,返回值,参数和局部变量等。
其过程大致如下:
1.计算当前函数的实参的值
2.分配空间,并将首地址压栈,保护现场
3.转到函数体,执行各语句,此前部分会重复发生(递归调用)
4.直到出口,从栈顶取出相应数据,包括,返回地址,返回值等等,收回空间,恢复现场,转到上一
层的调用位置继续执行本次调用未完成的语句。

四、引入非递归
从用户使用角度来说,递归真的很简便,对程序宏观上容易理解。递归程序的时间复杂度虽然可以根据
T(n)=T(n-1)*f(n)递归求出,其中f(n)是递归式的执行时间复杂度,一般来说,时间复杂度和对应的非

递归差不多,但是递归的效率是相当低的它主要发费在反复的进栈出栈,各种中断等机制上(具体的可

以参考操作系统)更有甚者,在递归求解过程中,某些解会重复的求好几次,这是不能容忍的,这些也

是引入非递归机制的原因之一。

五、递归转非递归的两种方法
1.一般根据是否需要回朔可以把递归分成简单递归和复杂递归,简单递归一般就是根据递归式来找出递

推公式(这也就引申出分治思想和动态规划)。而复杂递归一般就是模拟系统处理递归的机制,使用栈

或队列等数据结构保存回朔点来求解。

六、几个简单的例子
1.求解阶乘
阶乘的定义就是 n!=n*(n-1)! 0!=1 1!=1
根据定义我们很容易就想到递归方法,做法如下
int Fact(int n)
{
if(n==0) return 1; //递归出口
return n*Fact(n-1) //n*Fact(n-1)就是递归式,其中n-1就是界函数
}
2.再看Fibonacci的例子
定义:某项的值等于前两项的和,其中第一和第二项为1。
根据定义我们很容易写出程序,这里就不写出来了,当我们用笔划几下的时候我们是否会发现有很多解

是重复求出的。举个例子要求F(5)
F(5)=F(4)+F(3);
F(4)=F(3)+F(2);
F(3)=F(2)+F(1);
其中F(3)求解2次。这显然就是时间的浪费。下面我们用递推技术来转化成非递归
从例子可以发现我们可以倒过来求解,即从底到顶把F(n)之前要计算的东西保存下来。
程序就是:

int Fibona(int n)
{
int p1=1,p2=1;
//int a[100]={0};
//a[1]=1,a[2]=1;
for(int i=3;i<=n;i++) //从三开始就可以了,后面的return包括1,2两种情况
{
int r=p1; //递推,可以使用数组全部保存
p1=p2;
p2+=r;
//a[i]=a[i-1]+a[i-2]
}
return p2;
//return a[n];
}

3.带回朔的复杂递归:具体例子参照二叉树的遍历程序。
http://bbs.bc-cn.net/viewthread.php?tid=137061&extra=&page=10#238990

举个简单点的:求解按照中点优先的顺序遍历线形表
按照定义,当然是想到先输出求解的线形表中点值,再输出左部分,然后右部分。
部分代码如下:

void Mid_Order(int a[],int left,int right)
{
int mid;
if(left<right)
{
mid=(left+rigth)/2;
printf("%d ",a[mid]); //输出中点
Mid_Order(a,left,mid-1); //递归调用左部
Mid_Order(a,mid+1,right); //递归调用右部
}
}

显然,在非递归中必须在打印中点之后即将要要访问左部时,要把右部的信息保存起来,结合访问顺序

的特点,知道这里要使用栈。具体做法在这就不实现了。^_^


时间关系,就写这么多了,有什么不对地方,望大家斧正。谢谢^_^



搜索更多相关主题的帖子: 递归 机制 中国 定义 数据结构 
2007-10-07 21:47
nuciewth
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二叉树是一种数据结构,就是一棵只有两个(称为左子树和右子树)树枝的树.
看过数据结构书就知道啦,很简单的东西.

倚天照海花无数,流水高山心自知。
2007-10-08 12:17
nuciewth
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回朔其实就是处理某一点结束后可能要回到它前面的某个点继续执行.这个点就称回朔点.

倚天照海花无数,流水高山心自知。
2007-10-08 12:19
nuciewth
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好办法

倚天照海花无数,流水高山心自知。
2007-10-08 13:53
nuciewth
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以下是引用limeng_HOHO在2007-10-8 22:13:01的发言:
请问lz
是不是所有递归能解的问题都能用非递归方法来解决呢

不是,汉若塔问题好象还没有非递归的解法.

还有递归和迭代有什么关系

一般的数值性递归式都可以划成迭代.

所谓的非递归方法是不是就是指迭代方法阿
只是一类.


倚天照海花无数,流水高山心自知。
2007-10-08 22:21
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就是牵涉数值计算那种,像阶乘,什么数列之类的.

还有种就是带回朔的.需要保存以前访问的地址(或标记)以便下次返回过来访问.

倚天照海花无数,流水高山心自知。
2007-10-08 22:48
nuciewth
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迭代很多时候可以根据递归式很容易的写出来.

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2007-10-08 22:55
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呵呵,的确有.
是我记错了.

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2007-10-08 23:00
nuciewth
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刚看到一个判断题,我做错了
不知道大家怎么认为.

任何一个递归过程都可以转换成非递归过程。

倚天照海花无数,流水高山心自知。
2007-10-10 22:58
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