計(jì)算機(jī)等級(jí):常用算法設(shè)計(jì)方法

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遞歸算法的執(zhí)行過(guò)程分遞推和回歸兩個(gè)階段。在遞推階段,把較復(fù)雜的問(wèn)題(規(guī)模為n)的求解推到比原問(wèn)題簡(jiǎn)單一些的問(wèn)題(規(guī)模小于n)的求解。例如上例中,求解fib(n),把它推到求解fib(n-1)和fib(n-2)。也就是說(shuō),為計(jì)算fib(n),必須先計(jì)算fib(n-1)和fib(n-2),而計(jì)算fib(n-1)和fib(n-2),又必須先計(jì)算fib(n-3)和fib(n-4)。依次類推,直至計(jì)算fib(1)和fib(0),分別能立即得到結(jié)果1和0。在遞推階段,必須要有終止遞歸的情況。例如在函數(shù)fib中,當(dāng)n為1和0的情況。
     在回歸階段,當(dāng)獲得最簡(jiǎn)單情況的解后,逐級(jí)返回,依次得到稍復(fù)雜問(wèn)題的解,例如得到fib(1)和fib(0)后,返回得到fib(2)的結(jié)果,……,在得到了fib(n-1)和fib(n-2)的結(jié)果后,返回得到fib(n)的結(jié)果。
     在編寫遞歸函數(shù)時(shí)要注意,函數(shù)中的局部變量和參數(shù)知識(shí)局限于當(dāng)前調(diào)用層,當(dāng)遞推進(jìn)入“簡(jiǎn)單問(wèn)題”層時(shí),原來(lái)層次上的參數(shù)和局部變量便被隱蔽起來(lái)。在一系列“簡(jiǎn)單問(wèn)題”層,它們各有自己的參數(shù)和局部變量。
     由于遞歸引起一系列的函數(shù)調(diào)用,并且可能會(huì)有一系列的重復(fù)計(jì)算,遞歸算法的執(zhí)行效率相對(duì)較低。當(dāng)某個(gè)遞歸算法能較方便地轉(zhuǎn)換成遞推算法時(shí),通常按遞推算法編寫程序。例如上例計(jì)算斐波那契數(shù)列的第n項(xiàng)的函數(shù)fib(n)應(yīng)采用遞推算法,即從斐波那契數(shù)列的前兩項(xiàng)出發(fā),逐次由前兩項(xiàng)計(jì)算出下一項(xiàng),直至計(jì)算出要求的第n項(xiàng)。
    【問(wèn)題】 組合問(wèn)題
    問(wèn)題描述:找出從自然數(shù)1、2、……、n中任取r個(gè)數(shù)的所有組合。例如n=5,r=3的所有組合為: (1)5、4、3 (2)5、4、2 (3)5、4、1
     (4)5、3、2 (5)5、3、1 (6)5、2、1
     (7)4、3、2 (8)4、3、1 (9)4、2、1
     (10)3、2、1
     分析所列的10個(gè)組合,可以采用這樣的遞歸 思想 來(lái)考慮求組合函數(shù)的算法。設(shè)函數(shù)為void comb(int m,int k)為找出從自然數(shù)1、2、……、m中任取k個(gè)數(shù)的所有組合。當(dāng)組合的第一個(gè)數(shù)字選定時(shí),其后的數(shù)字是從余下的m-1個(gè)數(shù)中取k-1數(shù)的組合。這就將求m個(gè)數(shù)中取k個(gè)數(shù)的組合問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求m-1個(gè)數(shù)中取k-1個(gè)數(shù)的組合問(wèn)題。設(shè)函數(shù)引入工作數(shù)組a[ ]存放求出的組合的數(shù)字,約定函數(shù)將確定的k個(gè)數(shù)字組合的第一個(gè)數(shù)字放在a[k]中,當(dāng)一個(gè)組合求出后,才將a[ ]中的一個(gè)組合輸出。第一個(gè)數(shù)可以是m、m-1、……、k,函數(shù)將確定組合的第一個(gè)數(shù)字放入數(shù)組后,有兩種可能的選擇,因還未去頂組合的其余元素,繼續(xù)遞歸去確定;或因已確定了組合的全部元素,輸出這個(gè)組合。細(xì)節(jié)見(jiàn)以下程序中的函數(shù)comb。
    【程序】
    # include
    # define MAXN 100
    int a[MAXN];
    void comb(int m,int k)
    { int i,j;
     for (i=m;i>=k;i--)
     { a[k]=i;
     if (k>1)
     comb(i-1,k-1);
     else
     { for (j=a[0];j>0;j--)
     printf(“M”,a[j]);
     printf(“ ”);
     }
     }