数据结构----递归

1.概念:

递归就是方法自己调用自己,每次调用时传入不同的变量.

2.递归调用的机制

  1. 当程序执行到一个方法时,就会开辟一个独立的空间(栈)
  2. 每个空间的数据(局部变量),是独立的.

举例
该方法没递归一次 就会创建一个栈帧,到达递归的出口时候,执行完一个方法就去执行它前面的方法,直到方法都执行完,才退出
《数据结构----递归》

3.递归需要遵守的重要规则

  1. 执行一个方法时,就创建一个新的受保护的独立空间(栈空间)
  2. 方法的局部变量是独立的,不会相互影响, 比如n变量
  3. 如果方法中使用的是引用类型变量(比如数组),就会共享该引用类型的数据.
  4. 递归必须向退出递归的条件逼近,否则就是无限递归,出现StackOverflowError
  5. 当一个方法执行完毕,或者遇到return,就会返回,遵守谁调用,就将结果返回给谁,同时当方法执行完毕或者返回时,该方法也就执行完毕。

4.递归的应用实例

4.1迷宫问题
  1. 小球得到的路径,和设置的找路策略有关即:找路的上下左右的顺序相关
  2. 在得到小球路径时,可以先使用(下右上左),再改成(上右下左),看路径的变化
  3. 测试回溯现象
    思考: 如何求出最短路径? (分别走不通的方向,计算出各个方向走过的路径长度,选出最小的)

《数据结构----递归》

代码实现

public class Maze {
    public static void main(String[] args) {
        //西安创建二维数组,模拟迷宫
        int[][] map=new int [8][7];
        //使用1表示墙,
        //上下全部为1
        for(int i=0;i<7;i++){
            map[0][i]=1;
            map[7][i]=1;
        }
        //左右全部为1
        for(int i=0;i<8;i++){
            map[i][0]=1;
            map[i][6]=1;
        }
        //设置挡板
        map[3][1]=1;
        map[3][2]=1;
        print(map);

        //使用回溯给小球找路
        System.out.println(setWay2(map,1,1));
        print(map);

    }

    //遍历地图
    public static void print(int[][] map){
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            for (int j = 0; j <7 ; j++) {
                System.out.print(map[i][j]+" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

    //使用回溯给小球找路
    /* 1.说明:map表示地图 2.i,j表示从呢个位置开始出发(1,1) 3.如果小球找到map([6][5])的位置说明找到出路‘ 4.约定:当map[i][j]为0表示还没有走过,为1表示为墙,为2表示可以走,为3表示走过,但是走不通 5.策略:下-》右-》上-》左,走不通就回溯 */

    /** * @param map 地图 * @param i 从那个位置开始找 * @param j * @return 如果找到返回true,找不到返回false */
    public static boolean setWay(int[][] map,int i,int j){
        if(map[6][5]==2){//通路已经找到了
            return true;
        }else {
            if(map[i][j]==0){//如果当前这条路还没有走过
                //策略:下,右,上,左
                map[i][j]=2;//假设该点 可以走通
                if(setWay(map,i+1,j)){//下
                    return true;
                }else if(setWay(map,i,j+1)){//右
                    return true;
                }else if(setWay(map,i-1,j)){//上
                    return true;
                }else if(setWay(map,i,j-1)){//左
                    return true;
                }else {
                    //说明该点走不通
                    map[i][j]=3;
                    return false;
                }
            }else {//如果map[i][j]!=0,肯是1,2,3
            }
            return false;
        }
    }
    //策略:上,右,下,左
    public static boolean setWay2(int[][] map,int i,int j){
        if(map[6][5]==2){//通路已经找到了
            return true;
        }else {
            if(map[i][j]==0){//如果当前这条路还没有走过
                //策略:下,右,上,左
                map[i][j]=2;//假设该点 可以走通
                if(setWay2(map,i-1,j)){//上
                    return true;
                }else if(setWay2(map,i,j+1)){//右
                    return true;
                }else if(setWay2(map,i+1,j)){//下
                    return true;
                }else if(setWay2(map,i,j-1)){//左
                    return true;
                }else {
                    //说明该点走不通
                    map[i][j]=3;
                    return false;
                }
            }else {//如果map[i][j]!=0,肯是1,2,3
            }
            return false;
        }
    }
}


4.2 8皇后问题

该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。

《数据结构----递归》
说明:理论上应该创建一个二维数组来表示棋盘,但是实际上可以通过算法,用一个一维数组即可解决问题. arr[8] = {0 , 4, 7, 5, 2, 6, 1, 3} //对应arr 下标 表示第几行,即第几个皇后,arr[i] = val , val 表示第i+1个皇后,放在第i+1行的第val+1列

4.2.1思路
  1. 第一个皇后先放第一行第一列
  2. 第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否OK[即判断是冲突], 如果不OK,继续放在第二列、第三列、依次把所有列都放完,找到一个合适
  3. 继续第三个皇后,还是第一列、第二列……直到第8个皇后也能放在一个不冲突的位置,算是找到了一个正确解
  4. 当得到一个正确解时,在栈回退到上一个栈时,就会开始回溯,即将第一个皇后,放到第一列的所有正确解,全部得到.
  5. 然后回头继续第一个皇后放第二列,后面继续循环执行 1,2,3,4的步骤
代码实现
public class Queue8 {
    //定义一个max表示有几个皇后
    int max=8;
    //定义数组保存皇后的位置
    int[] array=new int[max];

    //统计次数
    int count=0;
    public static void main(String[] args) {
        Queue8 queue8=new Queue8();
        queue8.check(0);
        System.out.println(queue8.count);

    }

    //放置第n个皇后
    //注意:check是每一次递归调用的时,进入到check()中都有for(int i=0;i<max;i++),因此会有回溯
    public void check(int n) {
        if(n==max) {//n=8, 八个皇后度偶已经放好了
            print();
            count++;
            return;
        }
        //依次放入皇后,并且判断是否冲突
        for (int i = 0; i <max ; i++) {
            //先把当前的皇后n,放到该行的第一列
            array[n]=i;
            //判断 当前放置的第n个皇后放到第i列时是否有冲突
            if(judge(n)){//不冲突
                //接着放置n+1个皇后,即开始递归
                check(n+1);
            }
            //如果有冲突,就继续执行array[n]=i,即din个皇后,放置在本行后移一个位置

        }
    }

    //查看当前放置的第n个皇后,就去检测该皇后是否和前面百放好的皇后冲突
    private boolean judge(int n){
        for (int i = 0; i <n ; i++) {
            //1.array[i]==array[n]表示第n个皇后是否和前面的n-1个皇后冲突
            //Math.abs(n-i)==Math.abs(array[n]-array[i]),表示判断第n个皇后是否和第i个皇后在同一斜线
            /* 举例子: n=1 放在第二列 1 n=1 array[1]=1 Math.abs(1-0)==1 Math.abs(array[n]-array[i])==Math.abs(1-0)=1 */

            if(array[i]==array[n]||Math.abs(n-i)==Math.abs(array[n]-array[i])){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }


    //定义一个方法,把皇后的位置打印出来
    private void print(){
        for (int i = 0; i <array.length ; i++) {
            System.out.print(array[i]+" ");
        }
        System.out.println();
    }
}

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