本文篇幅较长,倡议认真急躁看完,置信会有极大的播种。

一、最具启发性的汉诺塔问题

1、汉诺塔问题形容

有三根杆子A,B,C。A杆上有 N 个 (N>1) 穿孔圆盘,盘的尺寸由下到上顺次变小。要求按下列规定将所有圆盘移至 C 杆:每次只能挪动一个圆盘;大盘不能叠在小盘下面。

问:起码要挪动多少次?并打印每次挪动的状况。

2、从最后开始

咱们的指标是将1、2、3圆盘从左杆移到右杆

能够拆解为以下三步

1)(大步)将1、2圆盘从左移到中杆

2)将3圆盘从左移到右杆

3)(大步)将1、2圆盘从中移到右杆

代码如下:

/** * @author Java和算法学习:周一 */public static void leftToRight(int n) {    if (n == 1) { // base case        System.out.println("Move 1 from left to right");        return;    }    // 1、1到n-1个圆盘从左到中    leftToMid(n - 1);    // 2、从左到右    System.out.println("Move " + n + " from left to right");    // 3、1到n-1个圆盘从中到右    midToRight(n - 1);}

整个左到右办法,你会发现第一大步依赖左到中子办法,第三大步依赖中到右子办法,而后你去补起左到中办法、中到右办法;此时又会发现左到中依赖左到右、右到中办法,中到右依赖中到左、左到右办法……

/** * @author Java和算法学习:周一 */private static void leftToMid(int n) {    if (n == 1) {        System.out.println("Move 1 from left to mid");        return;    }    leftToRight(n - 1);    System.out.println("Move " + n + " from left to mid");    rightToMid(n - 1);}private static void midToRight(int n) {    if (n == 1) {        System.out.println("Move 1 from mid to right");        return;    }    midToLeft(n - 1);    System.out.println("Move " + n + " from mid to right");    leftToRight(n - 1);}private static void rightToMid(int n) {    if (n == 1) {        System.out.println("Move 1 from right to mid");        return;    }    rightToLeft(n - 1);    System.out.println("Move " + n + " from right to mid");    leftToMid(n - 1);}private static void midToLeft(int n) {    if (n == 1) {        System.out.println("Move 1 from mid to left");        return;    }    midToRight(n - 1);    System.out.println("Move " + n + " from mid to left");    rightToLeft(n - 1);}private static void rightToLeft(int n) {    if (n == 1) {        System.out.println("Move 1 from right to left");        return;    }    rightToMid(n - 1);    System.out.println("Move " + n + " from right to left");    midToLeft(n - 1);}

最初你会发现左到中、左到右、中到左、中到右、右到左、右到中这6个办法相互依赖实现了汉诺塔问题。

是不是有点神奇,递归有时候是有点玄学,然而只有把子过程想明确,base case写对,就跑进去了(同时,须要有一点宏观思维)。

3、优化

这6个过程,是不是有点麻烦,同时仔细的搭档可能也发现了,这6个办法是及其类似的,那么咱们是不是能够定义from、to、other三个变量,他们都能够示意左、中、右。当我左到右时,from=左、to=右、other=中;当左到中时,from=左、to=中、other=右……是不是就能六合一号召神龙了。

同样拆解为以下三步

1)(大步)将1、2圆盘(即下面n-1个圆盘)从左移到中杆

2)将3圆盘(即最大的圆盘)从左移到右杆

3)(大步)将1、2圆盘(即下面n-1个圆盘)从中移到右杆

/** * 第一次调用function时:from=左、to=右、other=中 * 示意借助other=中,将圆盘从from=左挪动到to=右杆上 * * @author Java和算法学习:周一 * * @param n     总共的圆盘数量 * @param from  起始地位 * @param to    指标地位 * @param other 残余杆子 */public static void function(int n, String from, String to, String other) {    if (n == 1) {        System.out.println("Move 1 from " + from + " to " + to);        return;    }    // 1.将下面n-1个圆盘从左移到中杆上,    // 即起始地位为左,以后from=左;指标地位中,以后other=中    function(n - 1, from, other, to);    // 2.将最大的圆盘从左移到右杆上    System.out.println("Move " + n + " from " + from + " to " + to);    // 3.将下面n-1个圆盘从中移到右杆上    // 即起始地位为中,以后other=中;指标地位右,以后to=右    function(n - 1, other, to, from);}

这时候,咱们就学会了一个技巧,一个递归函数能够通过减少参数的形式表白更多的可能性,听着跟废话一样,然而当初你再品品。

然而,若没有后面启发性的过程,间接看这个是不是有点难懂;有了启发性的过程,再看是不是恍然大悟

是不是发现上课时听老师讲汉诺塔时一头雾水,要是老师过后能这么讲相对听的明明白白。此处应有掌声(和点赞)

零打碎敲,再来看看几个递归过程。

二、打印一个字符串的全副子序列

1、子序列定义

对于字符串"12345",任意取其中0个、1个、2个、3个、4个、5个都是它的子序列,同时绝对程序不能扭转。

对于字符串“123”,咱们能够很容易剖析出以下递归过程

2、代码

/** * @author Java和算法学习:周一 */public static List<String> getAllSubSequences(String s) {    char[] str = s.toCharArray();    List<String> answer = new ArrayList<>();    String path = "";    process1(str, 0, answer, path);    return answer;}/** * 以后来到了str[index]字符 * str[0..index-1]曾经走过了,之前的抉择都在path上,之前的抉择曾经不能扭转了,就是path。 * 然而str[index....]还能自由选择,把str[index....]所有生成的子序列,放入到answer里 * * @param str    指定的字符串(固定) * @param index  以后所处的地位 * @param answer 之前决策依据产生的答案 * @param path   之前曾经做的抉择 */public static void process1(char[] str, int index, List<String> answer, String path) {    // 以后来到了字符串的最初地位,曾经不能再做决策了,answer只能放入之前的决策    if (index == str.length) {        answer.add(path);        return;    }    // 以后没有要index地位的字符    process1(str, index + 1, answer, path);    // 以后要index地位的字符    process1(str, index + 1, answer, path + str[index]);}

process1办法就是下面剖析进去的递归过程。

三、打印一个字符串的全副子序列,没有反复值

打印一个字符串的全副子序列,要求没有反复字面值的子序列,间接将下面的List换成Set即可去重。

/** * 打印一个字符串的全副子序列,要求没有反复字面值的子序列 * * @author Java和算法学习:周一 */public static Set<String> getAllSubSequencesNoRepeat(String s) {    char[] str = s.toCharArray();    Set<String> answer = new HashSet<>();    String path = "";    process2(str, 0, answer, path);    return answer;}public static void process2(char[] str, int index, Set<String> answer, String path) {    if (index == str.length) {        answer.add(path);        return;    }    process2(str, index + 1, answer, path);    process2(str, index + 1, answer, path + str[index]);}

四、打印一个字符串的全副全排列

1、全排列定义

所有字符都要,只是程序不同。

2、采纳舍弃增加的形式

(1)递归过程如下

在第一大列抉择a时,造成了一些后果,当我进行第二大列递归时,得把a增加回去,放弃最开始的abc,在第二大列抉择b时进行递归失去的后果才是正确的,对于每一列的每一位抉择都是如此,递归完结后要复原现场

(2)代码

/** * 1.增加删除的形式 * * @author Java和算法学习:周一 */public static List<String> permutation1(String s) {    List<String> answer = new ArrayList<>();    if (s == null || s.length() == 0) {        return answer;    }    ArrayList<Character> strList = new ArrayList<>();    for (char c : s.toCharArray()) {        strList.add(c);    }    String path = "";    process1(strList, path, answer);    return answer;}/** * 递归获取全排列 * * @param strList 以后参加抉择的所有字符 * @param path 之前所做的抉择 * @param answer 最终后果 */private static void process1(ArrayList<Character> strList, String path, List<String> answer) {    // 以后没有能够抉择的字符了,answer只能放入之前的抉择    if (strList.isEmpty()) {        answer.add(path);        return;    }    for (int i = 0; i < strList.size(); i++) {        // 以后抉择的字符        char cur = strList.get(i);        // 舍弃曾经抉择的字符        strList.remove(i);        // 残余字符再进行抉择        process1(strList, path + cur, answer);        // 复原现场        strList.add(i, cur);    }}

3、始终在原始字符串上以替换的形式进行递归

在第一大列造成后果acb时,如果不复原现场,当我进行第二大列递归时,是从acb开始进行0、1位替换造成cab,和前面的反复了,所以每一步替换递归完结后要复原现场

(1)递归过程如下

(2)代码

/** * 2.替换的形式 * * @author Java和算法学习:周一 */public static List<String> permutation2(String s) {    List<String> answer = new ArrayList<>();    if (s == null || s.length() == 0) {        return answer;    }    char[] str = s.toCharArray();    process2(str, 0, answer);    return answer;}/** * 递归获取全排列 * * @param str 以后经验过替换后的字符 * @param index 以后替换到哪个地位了 * @param answer 后果 */private static void process2(char[] str, int index, List<String> answer) {    // 以后来到了字符串的最初地位,曾经不能再替换了,answer只能放入之前替换后的字符    if (index == str.length) {        answer.add(String.valueOf(str));        return;    }    // index之前的曾经替换过不能再变了,所以从index往后还能够再替换    for (int i = index; i < str.length; i++) {        // index、i地位替换        swap(str, index, i);        // index前面的持续替换        process2(str, index + 1, answer);        // index、i地位 复原现场        swap(str, index, i);    }}

五、打印一个字符串的全副全排列,没有反复值

1、代码

/** * 替换的形式,去重 * * @author Java和算法学习:周一 */public static List<String> permutation3(String s) {    List<String> answer = new ArrayList<>();    if (s == null || s.length() == 0) {        return answer;    }    char[] str = s.toCharArray();    process3(str, 0, answer);    return answer;}/** * 递归获取全排列,没有反复的字符串 * * @param str 以后经验过替换后的字符 * @param index 以后替换到哪个地位了 * @param answer 后果 */private static void process3(char[] str, int index, List<String> answer) {    // 以后来到了字符串的最初地位,曾经不能再替换了,answer只能放入之前替换后的字符    if (index == str.length) {        answer.add(String.valueOf(str));        return;    }    boolean[] visited = new boolean[256];    // index之前的曾经替换过不能再变了,所以从index往后还能够再替换    for (int i = index; i < str.length; i++) {        // str[i]地位对应字符没有呈现过才递归替换,否则疏忽        if (!visited[str[i]]) {            visited[str[i]] = true;            // index、i地位替换            swap(str, index, i);            // index前面的持续替换            process3(str, index + 1, answer);            // index、i地位 复原现场            swap(str, index, i);        }    }}

2、为啥咱们不采纳Set的形式来去重?

认真看以上代码,发现没有再用Set的办法来去重,为啥?

因为采纳Set去重,程序会反复的做很多雷同字符的递归操作,将产生的雷同字符串放到Set中由Set去重;而采纳以上形式,对于雷同的字符就不会再反复的递归了,无效缩小了反复分支的递归操作,俗称剪枝

相当于Set是从后果中过滤去重,而以上形式是在中途的过程就曾经去重了

六、栈的逆序

给你一个栈,请你逆序这个栈,不能申请额定的数据结构,只能应用递归函数。如何实现?

1、失去栈底元素

(1)代码

/** * 失去栈底元素,残余元素间接下沉 * * 例如,从栈顶到栈底元素为1、2、3、4、5 * 此办法返回5,残余从栈顶到栈底元素为1、2、3、4 * * @author Java和算法学习:周一 */private static int getDown(Stack<Integer> stack) {    int result = stack.pop();    if (stack.isEmpty()) {        return result;    } else {        int last = getDown(stack);        stack.push(result);        return last;    }}

(2)过程

2、递归逆序

(1)代码

/** * @author Java和算法学习:周一 */public static void reverse(Stack<Integer> stack) {    if (stack.isEmpty()) {        return;    }    int down = getDown(stack);    reverse(stack);    stack.push(down);}

(2)过程

本文所有代码

Github地址:https://github.com/monday-pro/algorithm-study/tree/master/src/basic/dynamicprogramming/recursion

Gitee地址:https://gitee.com/monday-pro/algorithm-study/tree/master/src/basic/dynamicprogramming/recursion

怎么样,是不是如沐春风般醍醐灌顶。