设一个未知函数f,用其自身构成的已知函数g来定义:
f(n)=g(n ,f(n-1)) n>0
f(0)=a n=0
为了定义f(n),必须先定义f(n-1),为了定义f(n-1),又必须先定义f(n-2)··· ···,上述这种用自身的简单情况来定义自己的方式称为递归定义。
一个递归定义必须是有确切含义的,也就是说,必须一步比一步简单,最后是有终结的,决不能无限循环下去。在f(n)的定义中,当n为0时定义一个已知数a,是最简单的情况,称为递归边界,它本身不再使用递归的定义。
与递推一样,每一个递归定义都有其边界条件。但不同的是,递推是由边界条件出发,通过递推式求f(n)的值,从边界到求解的全过程十分清楚;而递归则是从函数自身出发来达到边界条件。在通往边界条件的递归调用过程中,系统用堆栈把每次调用的中间结果(局部变量和返回地址值)保存起来,直至求出递归边界值f(0)=a。然后返回调用函数。返回过程中,中间结果相继栈恢复,f(1) = g(1 ,a) —> f(2) = g(2, f(1)) —> ··· —>直至求出f(n) = g(n , f(n - 1))。
递归按其调用方式分:
- 直接递归 — 递归过程P直接自己调用自己;
- 间接递归 — 即P包含另一过程D,而D又调用P;
递归算法适用的一般场合为:
- 数据的定义形式按递归定义。
如裴波那契数列的定义: fn=fn-1 + fn-2; f0=1; f1=2。
对应的递归程序实现为:
public class FibonacciImpl {
public static void main(String[] args) {
final int n = 10;
for (int i = 0; i < n; i++ ){
System.out.print(fibonacci(i) + " ");
}
}
private static int fibonacci(int n) {
if (n == 0) {
return 1;
}
if (n == 1) {
return 2;
}
return (fibonacci(n - 2) + fibonacci(n - 1));
}
}
结果为:
1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
- 数据之间的关系(即数据结构)按递归定义。如树的遍历,图的搜索等。
- 问题解法按递归算法实现。例如回溯法等。
对于2,3,可利用堆栈结构将其转换为非递归算法。