函数递归(Recursion)一篇便懂

递归的概念

在 C 语言中,递归(Recursion)是一种函数调用自身的编程技术。当一个函数在其定义中调用自身时,就称为递归函数。

  • 了解递归思想

把⼀个大型复杂问题层层转化为⼀个与原问题相似,但规模较小的子问题来求解;直到子问题不能再 被拆分,递归就结束了。所以递归的思考方式就是把大事化小的过程。 递归中的递就是递推的意思,归就是回归的意思,接下来慢慢来体会

  • 递归的两个重要条件

递归在书写的时候,有2个必要条件:  

一、递归存在限制条件,当满足这个限制条件的时候,递归便不再继续。

二、每次递归调⽤之后越来越接近这个限制条件。 


递归举例

我们先看一个简单例子 

int function(int n)
{if(n==0){//递归终止条件return 1;}else{//递归调用return function(n - 1) * 2;}
}int main() {int num = 5;int ret =function(num);printf("%d\n",ret);return 0;
}

在上述示例中, recursiveFunction  是一个递归函数。它接受一个整数参数  n ,并根据  n  的值来计算结果。
 
- 当  n  等于 0 时,递归终止,并返回 1。

- 否则,它会调用自身,将  n  减 1,并将结果乘以 2。
 

通过这种方式,递归函数可以逐步缩小问题的规模,直到达到终止条件。
 
递归在处理一些问题时非常有用,例如斐波那契数列、树的遍历等。但需要注意的是,递归函数在递归深度过大时可能会导致栈溢出,并且递归的实现可能比迭代更消耗内存。


例一、  这次我们运用这个简单逻辑的题目来了解递归,求n!。

            如,3!=3*2*1=6。

#include<stdio.h>
int fact(static n)
{if (n == 0){return 1;}else{return n * fact(n - 1);}}int main()
{int n = 0;int ret = 0;sacnf("%d", &n);ret = fact(n);printf("%d/n", ret);return 0;}

通过代码我们看到 fact函数比较简洁,这也算是递归的特点,虽然代码简洁但需要注意的是他的逻辑可不简单。首先我们先分析一下n!=n*(n-1)!以此下去再算n-1的阶乘再再算n-1-1的阶乘······再往后就省略了。然后两个限制条件,其中一个便是if(n==0),另一个是当不断递推下去时n不断减1,所以越开越接近条件n==1,这就是第二个条件。

现在我们来了解剖上面说的以及递推和回归了,为了便于理解,我们要看图了解

通过图片里我也写出了,黑线为递推过程红色为回归过程,

总的来说递归有两条件,两过程,这些便是递归的主要内容,且有些情况下递归解决问题可能会比较繁琐,效率较低,接下来会为大家一一说明。


 

例二、

          顺序打印⼀个整数的每⼀位,如:输入7680,输出7 6 8 0

这时我们也可以用递归来解决这个问题,代码如下:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
void function(int n)
{if (n > 9){function(n / 10);}printf("%d ", n % 10);}int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);function(n);return 0;
}

 


不难发现这个代码也很明显的展示出两个条件,if(n>9)以及不断递推后越来越接近第一个条件,接下来我们再借助图来解剖这个代码和递归逻辑。

这个图解依然是黑色为递推,红色为回归 

这么一看图我们是不是就对递归的过程一清二楚了呢,代码先是以n=7680,进入第一个function函数,之后符合if语句条件,继续调用function,也就是递归,之后再继续······,到了if语句不符合时开始进入回归状态,打印n%0.最后如图所示依次打印7 6 8 0

下面讲一下运用递归知识解决的典型问题,汉诺塔文体,虽然我之前已经发过作品了,但现在还是搬过来看一下吧。

汉诺塔

汉诺塔又称河内塔,起源于印度,传说大反天创造世界时做了三根金刚石柱,其中一根柱子上落着六十四片黄金圆盘。大反天命令陀螺门将圆盘按大小顺序重新摆放到另一根柱子上,规定每次只能移动一块,并且大圆盘不能放到小圆。

#include<stdio.h>
int count;
void move(char a, char b, char c, int n)
{if (n == 1){++count;printf("第%d次移动:将现在%c上的第一个圆盘移到%c\n",count,a,c);}else if (n > 1){move(a, c, b, n - 1);//通过c柱子将a柱子上n-1个圆盘移到b++count;printf("第%d次移动:将现在%c上的第一个圆盘移到%c\n",count, a, c);move(b, a, c, n - 1);//看下文绿色字体解释}
}int main()
{int n;scanf("%d", &n);move('a','b','c', n);return 0;}

8ab4ff0a6c5d4bff847037de6fbaa457.png 

现在我们看下图进行解析: 

3d5cb3ae48254f4f865cfff03d50d053.png 

091f139b053e45a9b8e8e73dbbd499ba.png 

经过这样移动便可将n-1个圆盘移动到b上,这个过程通过代码实现便是上面的:

move(a, c, b, n - 1);

然后将a上最后一个圆盘移到。然后得到下图:

ef66c5120c01457d919d160e59bf494d.png

这时我们发现a是空的,b是有2个圆盘,c上有一个最大的圆盘因为其不影响任何其他圆盘放在c上所以我们可以假设c没有圆盘,如果我们把a当作b,b当作a是不是就相当于刚开始n为2个圆盘,故此我们在调用一次函数即递归,代码实现便是move(b, a, c, n - 1);至此函数不断递归下去直到

n-1为1时函数结束!!!这便是递归解决汉诺塔问题了!!!

 


递归与迭代

迭代又是什么呢?与递归又有什么区别呢。

现在我们以求阶乘的问题来用代码形式展示迭代与递归的关系

递归求阶乘

#include<stdio.h>
int fact(static n)
{if (n == 0){return 1;}else{return n * fact(n - 1);}}int main()
{int n = 0;int ret = 0;sacnf("%d", &n);ret = fact(n);printf("%d/n", ret);return 0;}

 

迭代求阶乘

int main()
{int n = 0;int ret = 1;scanf("%d", &n);while (n > 0){ret *= n;n--;}printf("%d", ret);return 0;
}

上面两端代码已经很清楚展示诋毁与迭代的区别了。

在 C 语言中,递归和迭代是两种不同的循环方式,它们之间存在以下关系:
 
1. 递归是一种通过自身不断调用自身来实现循环的方法。在递归中,函数在执行过程中会调用自身,并将问题规模逐渐减小,直到达到终止条件。例如,计算斐波那契数列可以使用递归实现。

2. 迭代是一种使用循环语句(如 for、while)来重复执行一段代码的方法。在迭代中,代码会根据循环条件不断执行,直到达到终止条件。例如,计算累加和可以使用迭代实现。

3. 递归和迭代可以相互转换。有些问题可以使用递归或迭代来解决,具体取决于问题的特性和编程者的偏好。例如,计算阶乘可以使用递归或迭代实现。

4. 递归在处理树状结构和递归定义的问题时比较方便,而迭代在处理线性结构和需要提前知道循环次数的问题时比较方便。

5. 递归可能会导致栈溢出的问题,而迭代通常不会。在处理大规模数据时,迭代通常比递归更高效。
 
总之,递归和迭代是两种不同的循环方式,它们可以相互转换,各有优缺点,应根据具体情况选择合适的方法。

 


好了这篇文章就到这里了!

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