10 | 递归:如何用三行代码找到“最终推荐人”?

什么是递归?

递归是一种应用非常广泛的算法(或者编程技巧)。很多数据结构和算法的编码实现都要用到递归,比如 DFS 深度优先搜索、前中后序二叉树遍历等等。

去的过程叫“递”,回来的过程叫“归”

场景

周末你带着女朋友去电影院看电影,女朋友问你,咱们现在坐在第几排啊?电影院里面太黑了,看不清,没法数,现在你怎么办?别忘了你是程序员,这个可难不倒你,递归就开始排上用场了。于是你就问前面一排的人他是第几排,你想只要在他的数字上加一,就知道自己在哪一排了。但是,前面的人也看不清啊,所以他也问他前面的人。就这样一排一排往前问,直到问到第一排的人,说我在第一排,然后再这样一排一排再把数字传回来。直到你前面的人告诉你他在哪一排,于是你就知道答案了。这就是一个非常标准的递归求解问题的分解过程,去的过程叫“递”,回来的过程叫“归”。基本上,所有的递归问题都可以用递推公式来表示。刚刚这个生活中的例子,我们用递推公式将它表示出来就是这样的:
f(n)=f(n-1)+1 其中,f(1)=1

递归需要满足三个条件

1. 一个问题的解可以分解为几个子问题的解

子问题就是数据规模更小的问题。比如,前面讲的电影院的例子,你要知道,“自己在哪一排”的问题,可以分解为“前一排的人在哪一排”这样一个子问题。

2. 这个问题与分解之后的子问题,除了数据规模不同,求解思路完全一样

求解“自己在哪一排”的思路,和前面一排人求解“自己在哪一排”的思路,是一模一样的。

3. 存在递归终止条件

把问题分解为子问题,把子问题再分解为子子问题,一层一层分解下去,不能存在无限循环,这就需要有终止条件。第一排的人不需要再继续询问任何人,就知道自己在哪一排,也就是 f(1)=1,这就是递归的终止条件

如何写递归代码:大问题分解为小问题、写出递推公式、找到终止条件,将递推公式转换为代码

假如这里有 n 个台阶,每次你可以跨 1 个台阶或者 2 个台阶,请问走这 n 个台阶有多少种走法?如果有 7 个台阶,你可以 2,2,2,1 这样子上去,也可以 1,2,1,1,2 这样子上去,总之走法有很多,那如何用编程求得总共有多少种走法呢?我们仔细想下,实际上,可以根据第一步的走法把所有走法分为两类,第一类是第一步走了 1 个台阶,另一类是第一步走了 2 个台阶。所以 n 个台阶的走法就等于先走 1 阶后,n-1 个台阶的走法 加上先走 2 阶后,n-2 个台阶的走法。用公式表示就是:
f(n) = f(n-1)+f(n-2)

终止条件:f(1)=1,f(2)=2

将递推公式和终止条件整合到一起:

/**
f(1) = 1;
f(2) = 2;
f(n) = f(n-1)+f(n-2)
**/int f(int n) {if (n == 1) return 1;if (n == 2) return 2;return f(n-1) + f(n-2);
}

总结:写递归代码的关键就是找到如何将大问题分解为小问题的规律,并且基于此写出递推公式,然后再推敲终止条件,最后将递推公式和终止条件翻译成代码。

递归理解和定势思维误区

  • 计算机擅长做重复的事情,所以递归正合它的胃口。而我们人脑更喜欢平铺直叙的思维方式。当我们看到递归时,我们总想把递归平铺展开,脑子里就会循环,一层一层往下调,然后再一层一层返回,试图想搞清楚计算机每一步都是怎么执行的,这样就很容易被绕进去。
  • 对于递归代码,这种试图想清楚整个递和归过程的做法,实际上是进入了一个思维误区。很多时候,我们理解起来比较吃力,主要原因就是自己给自己制造了这种理解障碍
  • 正确的理解方式:如果一个问题 A 可以分解为若干子问题 B、C、D,你可以假设子问题 B、C、D 已经解决,在此基础上思考如何解决问题 A。而且,你只需要思考问题 A 与子问题 B、C、D 两层之间的关系即可,不需要一层一层往下思考子问题与子子问题,子子问题与子子子问题之间的关系。屏蔽掉递归细节,这样子理解起来就简单多了

递归的弊端

递归代码虽然简洁高效,但是也有不少的弊端

1、递归代码要警惕堆栈溢出

  • 函数调用会使用栈来保存临时变量。每调用一个函数,都会将临时变量封装为栈帧压入内存栈,等函数执行完成返回时,才出栈。系统栈或者虚拟机栈空间一般都不大。如果递归求解的数据规模很大,调用层次很深,一直压入栈,就会有堆栈溢出的风险。

如何避免堆栈溢出

  • 限制调用深度:递归调用超过一定深度(比如 1000)之后,我们就不继续往下再递归了,直接返回报错

2、递归代码要警惕重复计算

观察如下示意图,其中递归涉及到多处重复计算

优化方案

为了避免重复计算,我们可以通过一个数据结构(比如散列表)来保存已经求解过的 f(k)。当递归调用到 f(k) 时,先看下是否已经求解过了。如果是,则直接从散列表中取值返回,不需要重复计算,这样就能避免刚讲的问题了。

public int f(int n) {if (n == 1) return 1;if (n == 2) return 2;// hasSolvedList可以理解成一个Map,key是n,value是f(n)if (hasSolvedList.containsKey(n)) {return hasSolvedList.get(n);}int ret = f(n-1) + f(n-2);hasSolvedList.put(n, ret);return ret;
}

3、函数调用耗时多

4、空间复杂度高

递归代码改写为非递归代码

递归有利有弊,利是递归代码的表达力很强,写起来非常简洁;而弊就是空间复杂度高、有堆栈溢出的风险、存在重复计算、过多的函数调用会耗时较多等问题。

那是不是所有的递归代码都可以改为这种迭代循环的非递归写法呢?笼统地讲,是的。因为递归本身就是借助栈来实现的,只不过我们使用的栈是系统或者虚拟机本身提供的,我们没有感知罢了。如果我们自己在内存堆上实现栈,手动模拟入栈、出栈过程,这样任何递归代码都可以改写成看上去不是递归代码的样子。但是这种思路实际上是将递归改为了“手动”递归,本质并没有变,而且也并没有解决前面讲到的某些问题,徒增了实现的复杂度。

如何找到“最终推荐人”

伪代码实现

long findRootReferrerId(long actorId) {Long referrerId = select referrer_id from [table] where actor_id = actorId;if (referrerId == null) return actorId;return findRootReferrerId(referrerId);
}

在实际项目中,上面的代码并不能工作,为什么呢?这里面有两个问题

第一,如果递归很深,可能会有堆栈溢出的问题。第二,如果数据库里存在脏数据,我们还需要处理由此产生的无限递归问题。比如 demo 环境下数据库中,测试工程师为了方便测试,会人为地插入一些数据,就会出现脏数据。如果 A 的推荐人是 B,B 的推荐人是 C,C 的推荐人是 A,这样就会发生死循环。

 

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/419136.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

前端学习(1723):前端系列javascript之uniapp语法下

<template><view><view v-if"show">uniapp</view><view>geyao</view><view v-for"item in items">{{item}}</view><view v-on:click"onClick(uni-app)">点击</view></view> …

瑞星杀毒软件、奇虎360杀毒软件、360卫士、百度卫士联手,搞不定弹出广告 amp; 恶意广告图标...

一位网友说他的电脑近期出了问题&#xff1a;开机后桌面和任务栏上的高速启动栏会出现恶意图标。删除了下次开机又会出现&#xff1b;使用电脑过程中每分钟都会弹出广告。他为电脑安装了瑞星杀毒软件、奇虎360杀毒软件、360卫士、百度卫士。以及广告神盾&#xff0c;都不能解决…

11 | 排序(上):为什么插入排序比冒泡排序更受欢迎?

划重点&#xff1a;特定算法是依赖特定的数据结构的&#xff0c;带着问题去学习&#xff0c;是最有效的学习方法 本节分析冒泡排序、插入排序、选择排序三种排序算法 如何分析一个排序算法&#xff1f; 分析一个排序算法&#xff0c;要从以下几个方面入手&#xff1a; 排序算…

12 | 排序(下):如何用快排思想在O(n)内查找第K大元素?

算法对比&#xff1a; 算法时间复杂度适合场景冒泡排序、插入排序、选择排序O(n2)小规模数据归并排序、快速排序O(nlogn&#xff09;大规模数据 归并排序和快速排序都用到了分治思想&#xff0c;非常巧妙。我们可以借鉴这个思想&#xff0c;来解决非排序的问题&#xff0c;比如…

13 | 线性排序:如何根据年龄给100万用户数据排序?

三种时间复杂度是 O(n) 的排序算法&#xff1a;桶排序、计数排序、基数排序。因为这些排序算法的时间复杂度是线性的&#xff0c;所以我们把这类排序算法叫作线性排序&#xff08;Linear sort&#xff09;。之所以能做到线性的时间复杂度&#xff0c;主要原因是&#xff0c;这三…

前端学习(1728):前端系列javascript之状态栏分析

<template><view class"content"><view class"todo-header"><view class"todo-header_left"><text class"active-text">全部</text><text>10条</text></view><view class&q…

MySQL索引知识复习

在你享受工作舒适的同时&#xff0c;你的危机也已经在慢慢靠近 正确的创建合适的索引才是保证数据库性能保证的基础 1、索引的底层数据结构&#xff1a;hash&#xff0c;b树&#xff0c;b树的区别&#xff0c;逐层分析为什么最后选用了b树作为索引结构&#xff1f; Mysql数据…

前端学习(1729):前端系列javascript之内容卡片布局

<template><view class"content"><view class"todo-header"><view class"todo-header_left"><text class"active-text">全部</text><text>10条</text></view><view class&q…

面试必问之JVM

Java的一次编译到处运行背后&#xff1a;JVM从软件层面屏蔽了底层硬件、指令字节码的细节&#xff08;JVM充当了适配器的角色和功能&#xff09; JVM\JDK\JRE关系 2、JVM运行时数据区 所有学过的知识是用来推导新的未知的知识的&#xff0c;踏入社会要学会运用自己的知识能力去…

前端学习(1730):前端系列javascript之发布窗口布局上

index.vue <template><view class"content"><view class"todo-header"><view class"todo-header_left"><text class"active-text">全部</text><text>10条</text></view><v…

赵雅智:service_startService生命周期

案例演示 布局文件 <RelativeLayout xmlns:android"http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools"http://schemas.android.com/tools"android:layout_width"match_parent"android:layout_height"match_parent"tools:co…

16 | 二分查找(下):如何快速定位IP对应的省份地址?

问题&#xff1a;假设我们有 12 万条这样的 IP 区间与归属地的对应关系&#xff0c;如何快速定位出一个 IP 地址的归属地呢&#xff1f; 二分查找的变形问题&#xff1a; 变体一&#xff1a;查找第一个值等于给定值的元素 public int bsearch(int[] a, int n, int value) {int…

17 | 跳表:为什么Redis一定要用跳表来实现有序集合?

问题&#xff1a;如果数据存储在链表中&#xff0c;就真的没法用二分查找算法了吗&#xff1f;可以对链表进行“改造”&#xff0c;就可以支持类似“二分”的查找算法。 跳表 定义&#xff1a;对链表经过改造之后的数据结构叫做跳表&#xff08;Skip list&#xff09;&#x…

18 | 散列表(上):Word文档中的单词拼写检查功能是如何实现的?

问题引入 在 Word 里输入一个错误的英文单词&#xff0c;它就会用标红的方式提示“拼写错误”&#xff0c;Word 文本编辑器的拼写检查功能是如何实现的呢&#xff1f;散列表&#xff08;Hash Table&#xff09; 散列表 散列表定义&#xff1a;散列表的英文叫“Hash Table”&…

19 | 散列表(中):如何打造一个工业级水平的散列表?

问题引入&#xff1a;如何实现一个工业级的散列表&#xff1f; 主要要求&#xff1a; 设计一个合适的散列函数&#xff1b;定义装载因子阈值&#xff0c;并且设计动态扩容策略&#xff1b;选择合适的散列冲突解决方法。 对于动态散列表来说&#xff0c;不管我们如何设计散列函…

RTTI: dynamic_cast typeid

dynamic_cast&#xff1a;将基类类型的指针向派生类指针安全转换。多用于下行转换。上行转换时&#xff0c;和static_cast是一样的。C类型转换看这里。而const_cast用来修改类型的const或volatile属性。。。下面主要说多态下的RTTI&#xff1a; 使用条件:  基类应有虚函数。 …

20 | 散列表(下):为什么散列表和链表经常会一起使用?

有两种数据结构&#xff0c;散列表和链表经常会被放在一起使用。常见的使用方式有&#xff1a; 用链表来实现 LRU 缓存淘汰算法&#xff0c;链表实现的 LRU 缓存淘汰算法的时间复杂度是 O(n)&#xff0c;通过散列表可以将这个时间复杂度降低到 O(1)。Redis 的有序集合是使用跳…