递归函数

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(一)递归函数的定义和格式

递归是一种常用的解决问题的方法,特别适用于解决可以被分解为类似子问题的问题。递归函数通常由两个主要部分组成:起始条件(或基线条件)和递归规则(或递归关系)。

起始条件:一个递归的终止条件,确保递归不会无限进行。它处理最简单的情况并返回结果。

递归规则:在这个部分,函数会调用自身,以解决一个更小的子问题。

基本结构:

//递归函数
// 1.可能会导致无循环
// 2.适合解决一类问题:
//   (1) 可以把大问题,拆分成同类的小问题
//   (2) 当问题足够小的时候,可以直接求解
// 1 + 2 + 3 + 4 + ... + n
def recursiveFunction(parameters): ReturnType = {  

  // 起始条件  

  if (base condition) {  

    return base case result  

  } else {  

    // 递归规则  

    return recursiveFunction(smaller parameters)  

  }  

}

(二)案例一:计算累加

计算一个整数的累加是一个经典的递归问题。假设我们要计算 n 的累加和,记作 f(n) = 1 + 2 + 3 + ... + n ,其定义为:

起始条件:f(1) = 1

递归规则:f(n)= n +  f(n-1)

【编码示范】

// 1 + 2 + 3 + 4 + ... + n
  def sum (n:Int):Int={
    if(n == 1){
      1
    } else {
      sum(n-1)+n
    }
  }
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    val s =sum(100)
    println(s)
  }
}

(三)案例二:整数的阶乘

计算一个整数的阶乘是一个经典的递归问题。假设我们要计算 n 的阶乘,记作 n!=123*4...*n,其定义为:

起始条件:0! = 1

递归规则:n! = n * (n-1)!

【编码示范】

object base39 {
  //求阶层
  //f(n) = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 ....* n
  def f(n:Int):Int={
    if(n == 1){
      1
    } else {
      f(n-1)*n
    }
  }
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //求4的阶层
    val s = f(4)
    println(s) // 4*3*2*1=24
  }
}

(四)案例三:斐波那契数列

斐波那契数列的定义是:

起始条件:f(0) = 0 , f(1) = 1

递归规则:f(n) = f(n-1) + f(n-2)(当 n ≥ 2)。求它的第n项。

【编码示范】

def fibonacci(n: Int): Int = {  

  if (n == 0) {  

    0 // 起始条件  

  } else if (n == 1) {  

    1 // 起始条件  

  } else {  

    fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2) // 递归规则  

  }  

}  

(五)案例四:打印数字的各个位数

起始条件:f(n) = 输出个位 ,  n<9

递归规则:f(n) = f(n/10)+ 输出个位(当 n ≥ 10)

【编码示范】

def printn(n: Int) = {  
  if(n < 9){  
    print(n%10)  
  } else {  
    printn(n/10)  
    print(n%10)  
  }  
}

(六)案例五:计算a的n次方

a的n次方就是n个a相乘。

起始条件:f(a,0) = 1 , f(a,1) = a

递归规则:f(a,n) = a * f(a, n-1)(当 n ≥ 1)。求它的第n项。

【编码示范】

object base40 {
  /*
  写函数,完成功能:计算a的n次方
  *
  * f(a,n) = a * f(a,n-1)
  * */
  def f(a:Int,n:Int):Int={
    if(n == 0){
      1
    } else {
      a*f(a,n-1)
    }
  }
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    //求4的阶层
    val s = f(2,3)
    println(s) // 8
  }
}

(七)案例六:汉诺塔游戏

【讲解游戏说明】有三根柱子,标记为A、B、C,A柱子上有n个大小不同的盘子,盘子从下到上按照大小递增排列。现在需要将A柱子上的所有盘子移动到C柱子上,移动过程中可以借助B柱子,但是每次只能移动一个盘子,并且大盘子不能放在小盘子上面。

目标状态  移动过程中的违规状态(大盘子在小盘子上面):

套一下递归函数的规则:
起始条件:f(1) = 从A直接移动到C 
递归规则:f(n) = 把n-1从A移动到B, 把1从A移动到C, 把n-1从B 移动到C
f(n,a,b,c): 把n个盘子从a移动到c,借助b。

【编码示范】

object base41 {
  /*
  *汉诺塔游戏
  *
  * */

  //A:起点,C表示终点,B表示可以借用的柱子
  def f(n:Int,A:String,C:String,B:String):Unit={
    if(n == 1){
      println(s"${A}${C}")
    } else {
      f(n-1,A,B,C)
      println(s"${A}${C}")
      f(n-1,B,C,A)
    }
  }
  def main(args: Array[String]): Unit = {
    f(5,"A","C","B")
  }
}