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    邱天的henry的博客:第五章 数据结构与算法(递归)

    作者:[db:作者] 时间:2021-07-05 22:08

    5.1递归应用场景
    迷宫问题(回溯),递归(Recursion)
    在这里插入图片描述
    5.2递归概念
    递归就是方法自己调用自己,每次调用时传入不同的变量,递归有助于编程者解决复杂的问题,同时可让代码变得简洁。
    5.3递归调用机制
    (1)打印问题
    (2)阶乘问题
    (3)图解说明递归调用机制
    在这里插入图片描述
    代码演示:

    package com.atguigu.recursion;
    
    public class RecursionTest {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		//通过打印问题,回顾递归调用机制
    		test(4);
    		
    		//int res = factorial(3);
    		//System.out.println("res=" + res);
    	}
    	//打印问题. 
    	public static void test(int n) {
    		if (n > 2) {
    			test(n - 1);
    		} //else {
    			System.out.println("n=" + n);
    		// }
    	}
    	//阶乘问题
    	public static int factorial(int n) {
    		if (n == 1) { 
    			return 1;
    		} else {
    			return factorial(n - 1) * n; // 1 * 2 * 3
    		}
    	}
    }
    
    

    5.4 递归可解决的问题
    (1)各种数学问题:8皇后问题,汉诺塔问题,阶乘问题,迷宫问题,球和蓝子问题
    (2)算法中会用到递归如:快排,归并排序,二分查找,分治算法等
    (3)用栈解决的问题-------> 递归代码更加简洁

    5.5递归需*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Stack OverflowError
    (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。

    5.6递归-迷宫问题
    6.6.1迷宫问题
    在这里插入图片描述
    6.6.2代码实现

    package com.atguigu.recursion;
    
    public class MiGong {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		// 先创建一个二维数组,模拟迷宫
    		// 地图
    		int[][] map = new int[8][7];
    		// 使用1 表示墙
    		// 上下全部置为1
    		for (int i = 0; i < 7; i++) {
    			map[0][i] = 1;
    			map[7][i] = 1;
    		}
    
    		// 左右全部置为1
    		for (int i = 0; i < 8; i++) {
    			map[i][0] = 1;
    			map[i][6] = 1;
    		}
    		//设置挡板, 1 表示
    		map[3][1] = 1;
    		map[3][2] = 1;
    //		map[1][2] = 1;
    //		map[2][2] = 1;
    		
    		// 输出地图
    		System.out.println("地图的情况");
    		for (int i = 0; i < 8; i++) {
    			for (int j = 0; j < 7; j++) {
    				System.out.print(map[i][j] + " ");
    			}
    			System.out.println();
    		}
    		
    		//使用递归回溯给小球找路
    		//setWay(map, 1, 1);
    		setWay2(map, 1, 1);
    		
    		//输出新的地图, 小球走过,并标识过的递归
    		System.out.println("小球走过,并标识过的 地图的情况");
    		for (int i = 0; i < 8; i++) {
    			for (int j = 0; j < 7; j++) {
    				System.out.print(map[i][j] + " ");
    			}
    			System.out.println();
    		}
    		
    	}
    	
    	//使用递归回溯来给小球找路
    	//说明
    	//1. map 表示地图
    	//2. i,j 表示从地图的哪个位置开始出发 (1,1)
    	//3. 如果小球能到 map[6][5] 位置,则说明通路找到.
    	//4. 约定: 当map[i][j] 为 0 表示该点没有走过 当为 1 表示墙  ; 2 表示通路可以走 ; 3 表示该点已经走过,但是走不通
    	//5. 在走迷宫时,需要确定一个策略(方法) 下->右->上->左 , 如果该点走不通,再回溯
    	/**
    	 * 
    	 * @param map 表示地图
    	 * @param i 从哪个位置开始找
    	 * @param j 
    	 * @return 如果找到通路,就返回true, 否则返回false
    	 */
    	public static boolean setWay(int[][] map, int i, int j) {
    		if(map[6][5] == 2) { // 通路已经找到ok
    			return true;
    		} else {
    			if(map[i][j] == 0) { //如果当前这个点还没有走过
    				//按照策略 下->右->上->左  走
    				map[i][j] = 2; // 假定该点是可以走通.
    				if(setWay(map, i+1, j)) {//向下走
    					return true;
    				} else if (setWay(map, i, j+1)) { //向右走
    					return true;
    				} else if (setWay(map, i-1, j)) { //向上
    					return true;
    				} else if (setWay(map, i, j-1)){ // 向左走
    					return true;
    				} else {
    					//说明该点是走不通,是死路
    					map[i][j] = 3;
    					return false;
    				}
    			} else { // 如果map[i][j] != 0 , 可能是 1, 2, 3
    				return false;
    			}
    		}
    	}
    	
    	//修改找路的策略,改成 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ok
    			return true;
    		} else {
    			if(map[i][j] == 0) { //如果当前这个点还没有走过
    				//按照策略 上->右->下->左
    				map[i][j] = 2; // 假定该点是可以走通.
    				if(setWay2(map, i-1, j)) {//向上走
    					return true;
    				} else if (setWay2(map, i, j+1)) { //向右走
    					return true;
    				} else if (setWay2(map, i+1, j)) { //向下
    					return true;
    				} else if (setWay2(map, i, j-1)){ // 向左走
    					return true;
    				} else {
    					//说明该点是走不通,是死路
    					map[i][j] = 3;
    					return false;
    				}
    			} else { // 如果map[i][j] != 0 , 可能是 1, 2, 3
    				return false;
    			}
    		}
    	}
    
    }
    
    

    5.7 递归-八皇后问题(回溯算法)
    5.7.1八皇后问题介绍
    八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型案例。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(92)。
    在这里插入图片描述
    5.7.2八皇后问题算法思路分析
    (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, 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
    (6)图解:
    在这里插入图片描述
    ps: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