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第一份:经典算法大全


12.AlgorithmGossip:双色、三色河内塔

15.AlgorithmGossip:Eratosthenes筛选求质数

36.排序法-改良的选择排序

39.AlgorithmGossip:快速排序法(三)

51.AlgorithmGossip:2(2N+1)魔方阵


第二份:算法的乐趣


程序员与算法

算法设计的基础

算法设计的常用思想

阿拉伯数字与中文数字


第三份:LeetCode算法收割机


第2章 线性表

第4章 栈和队列

第6章 排序

第10章 深度优先搜索


Android大厂面试题精选

387+755+791=1953页的3份高质量《大厂面试宝典》合集

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最后

对于⾃⼰来说,写题解也是⼀种提⾼。把⼀道深奥的题⽬讲给⼀点都没有头绪的⼈,并能让他完全听懂,很能锻炼⼈的表达能⼒。在讲解中很可能还会遇到听者的⼀些提问,这些问题可能是⾃⼰的知识漏洞,强迫⾃⼰去弥补。

⽤更多的时间去做更多的题。现在不知道算不算是“出来混的,总是要还的”。

<think>嗯,用户想用Scala写一个递归函数来计算第n年的母牛数量,根据特定的规则。首先,我需要仔细理解用户提供的引用内容中的递归规则。 根据引用[1],母牛的数量分为幼崽和成年两部分。递推公式是Yn幼=Y(n-1)幼-Y(n-5)成+Yn成,而Yn成=Y(n-1)成+Y(n-5)成。过后来又推导出Yn幼=Y(n-1)幼+Y(n-1)成。这可能有点复杂,需要理清每个变量的含义。在Java代码中,g(n)代表成年母牛的数量,f(n)代表幼崽的数量。比如,g(n)在年份小于5时返回初始的bigCow,而超过5年后,g(n)=g(n-1)+g(n-5)。这可能意味着成年牛每年会增加前五年的数量? 然后引用[2]提到另一种递推公式,f(n)=f(n-3)+f(n-1)当n>3时。这看起来像是一个同的繁殖规则,母牛在第三年后开始生产。这里可能存在两个同的模型,需要确定用户到底需要哪一个。 用户现在的问题是关于Scala实现,所以需要结合引用中的同模型。用户提供的Java代码中的递推关系可能更接近他们想要的。比如,g(n)成年牛的数量递归调用g(n-1)+g(n-5),这可能代表每头成年牛在第五年开始生产?或者可能每年有新的成年牛加入,而生产幼崽的规则同。 在Java的示例中,第n年的成年牛数量g(n)在year>=5时是g(n-1)加上g(n-5),这可能意味着每年新增的成年牛来自五年前的幼崽。幼崽的数量f(n)则是前一年的幼崽加上前一年的成年牛数量,这可能表示每头成年牛每年生一头幼崽。比如,Yn幼=Y(n-1)幼 + Y(n-1)成,而成年牛数量Yn成=Y(n-1)成 + Y(n-5)成中的Y(n-5)成可能是指五年前的幼崽现在成年了? 过这可能比较复杂,需要确认正确的递推关系。或者,是否应该参考引用[2]中的模型,其中f(n)=f(n-1)+f(n-3),这可能更简单。用户现在的问题可能与引用[1]中的Java代码相关,所以需要根据该代码来构建Scala的递归函数。 所以,关键点在于,成年牛的数量g(n) = g(n-1) + g(n-5)(当n>=5时),而幼崽的数量f(n) = f(n-1) + g(n-1)。总数量是两者之和。因此,用户可能希望Scala代码能实现类似的递归结构。 但Scala中递归需要注意栈溢出的问题,特别是当n较大时,比如用户示例中的year=30,这可能导致深度递归。过用户可能先关注逻辑正确性,暂考虑尾递归优化。 因此,可能的Scala代码结构是定义两个递归函数,g和f,分别对应成年和幼崽的数量,然后总和相加。例如: def g(n: Int): Int = if n < 5 then initialBigCow else g(n-1) + g(n-5) 但需要确定初始条件。根据Java代码中的测试用例,初始时smallCow是0,bigCow是1。所以当n<5时,g(n)返回bigCow的值,即1。当n=5时,返回bigCow + smallCow=1+0=1?或者Java代码中的g(5)返回bigCow+smallCow?可能这里的初始条件是,第一年有1头成年牛,而幼崽初始是0。之后每年,幼崽的数量是前一年的幼崽加上前一年的成年牛数量,因为每头成年牛每年生一头幼崽。而成年牛的数量是前一年的成年牛加上五年前变成成年的牛? 或者可能,幼崽在第五年变成成年牛。例如,每头幼崽需要五年才能成年,所以每年新增的成年牛是五年前的幼崽数量。而幼崽数量每年由前一年的成年牛数量决定,因为每头成年牛每年生一头幼崽。 这种情况下,递推关系可能为: 成年牛数g(n) = g(n-1) + f(n-5)(假设幼崽经过五年成为成年牛) 而幼崽数f(n) = f(n-1) + g(n-1) - f(n-5),因为五年前的幼崽现在成年了,所以要从幼崽中减去这部分,并加到成年牛中。 这可能更接近Java代码中的逻辑。例如,在Java的g函数中,当year>=5时,g(year) = g(year-1) + g(year-5)。这可能表示成年牛每年增加的是五年前的成年牛数量?或者是否可能是五年前出生的幼崽现在成年了? 可能这里的模型是,每头成年牛每年生一头幼崽,而幼崽需要五年才能成为成年牛。因此,成年牛的数量是前一年的成年牛数量加上五年前出生的幼崽数量(这些幼崽现在成年了)。而幼崽的数量是前一年的幼崽数量加上前一年成年牛生的数量(即前一年成年牛的数量),再减去五年前的幼崽数量(因为它们现在成年了,再是幼崽)。 所以: f(n) = f(n-1) + g(n-1) - f(n-5) 而g(n) = g(n-1) + f(n-5) 这可能更符合递推关系。但根据Java代码中的g函数,当year>=5时,g(year)=g(year-1) + g(year-5)。这可能表示成年牛的数量等于前一年的成年牛数量加上五年前成为成年牛的数量?或者是否是五年前的幼崽现在成为成年牛的数量? 这里可能存在理解上的困难。需要仔细分析Java代码中的g函数: 在Java的CowHouse类中,初始构造函数的参数是smallCow(幼崽数)和bigCow(成年数)。测试用例中是初始化为0幼崽和1成年牛。对于g函数: public int g(int year) { if(year<5) return bigCow; else if(year==5) return bigCow + smallCow; else return g(year-1) + g(year-5); } 当year<5时,g返回bigCow的初始值1。当year=5时,返回bigCow + smallCow,即1+0=1。这可能有问题,因为如果初始时smallCow是0,那么year=5时,g(5)=1。之后,当year>5时,g(year) = g(year-1)+g(year-5)。例如,year=6时,g(6)=g(5)+g(1)=1+1=2。这可能意味着,成年牛的数量在每年增加前五年的成年牛数量?这可能与繁殖规则有关。 可能这里的模型是,成年牛每年会生成新的成年牛,比如每头成年牛在五年后会产生一个新的成年牛?这似乎太合理。或者,可能是每头牛在第五年才会开始生产,或者每五年产生一头成年牛? 或者,可能这里的模型是母牛每五年生一头成年牛?这可能需要更详细的规则说明。但根据引用[2]中的另一个模型,f(n)=f(n-1)+f(n-3)当n>3时,这可能对应母牛在第三年开始生产,每年生一头。用户提供的Java代码中的模型可能同,比如母牛在第五年开始生产。 可能需要结合用户提供的Java代码的输出来验证。例如,在测试用例中,当初始时smallCow=0,bigCow=1,year=30时,程序计算出的母牛数、幼崽数和总数是多少? 根据Java代码中的g函数,当year>=5时,g(n)=g(n-1)+g(n-5)。例如,计算g(5)=1,g(6)=g(5)+g(1)=1+1=2,g(7)=g(6)+g(2)=2+1=3,g(8)=g(7)+g(3)=3+1=4,g(9)=g(8)+g(4)=4+1=5,g(10)=g(9)+g(5)=5+1=6,依此类推。这样,g(n)的增长类似于斐波那契数列,但步长是5年。 而f函数在Java中是f(n)=f(n-1)+g(n-1)。例如,f(0)=0,f(1)=f(0)+g(0)=0+1=1,f(2)=f(1)+g(1)=1+1=2,f(3)=2+1=3,f(4)=3+1=4,f(5)=4+1=5,但根据测试用例中的初始条件,当year=5时,g(5)=1(因为bigCow+smallCow=1+0=1),所以f(5)=f(4)+g(4)=4+1=5。此时幼崽数是5,成年牛数是1,总数是6。然而根据引用[2]中的示例,可能同。 现在用户的问题是,如何将这样的逻辑转换为Scala的递归函数,计算第n年的母牛总数。因此,关键是根据Java代码中的递归关系,用Scala实现对应的函数。 Scala中,可以定义两个递归函数,g和f,分别对应成年和幼崽的数量。然后,总数量是g(n) + f(n)。需要注意初始条件,例如当n<5时,g(n)=1(初始bigCow=1),而f(0)=0,其他年份的f(n)由递推公式得出。 但Java代码中的初始条件可能有问题?比如,当year=5时,g(5)=bigCow + smallCow=1+0=1,而smallCow在初始时是0。这可能意味着,第五年的时候,原本的幼崽(如果有的话)变成了成年牛,但初始时smallCow是0,所以这里可能只是将初始的bigCow加上smallCow,但smallCow是0,所以结果还是1。 因此,Scala中的实现需要复制Java代码中的逻辑。例如: def g(n: Int): Int = if n < 5 then 1 else if n == 5 then 1 else g(n-1) + g(n-5) 但根据Java代码,当n==5时返回的是bigCow + smallCow,即初始时smallCow是0,所以这里等于1。而当n>5时,递归调用g(n-1)+g(n-5)。这可能是一个问题,因为当n=5时,返回的是1,而n=6时,g(6)=g(5)+g(1)=1+1=2,n=10时,g(10)=g(9)+g(5)=5+1=6,依此类推。这可能导致g(n)的增长模式是每五年叠加一次。 而f(n)在Java中是: public int f(int year) { if(year ==0) return smallCow; // 0 else return f(year-1) + g(year-1); } 所以,当year=1时,f(1)=f(0)+g(0)=0+1=1。year=2时,f(2)=f(1)+g(1)=1+1=2,依此类推。因此,f(n)的递推式是累加前n-1年的g值。 综上,Scala代码可以这样写: object CowCounter { // 成年牛数量 def g(n: Int): Int = if n < 5 then 1 else g(n - 1) + g(n - 5) // 幼崽数量 def f(n: Int): Int = if n == 0 then 0 else f(n - 1) + g(n - 1) // 总数 def total(n: Int): Int = g(n) + f(n) } 但这样在n较大时(如30),递归性能会很差,因为存在大量的重复计算。过用户可能先关注正确性,暂时考虑优化。 测试一下n=5的情况: g(5) =1 f(5)=f(4)+g(4) f(4)=f(3)+g(3) f(3)=f(2)+g(2) f(2)=f(1)+g(1)=1 +1=2 f(3)=2 +1=3 f(4)=3 +1=4 f(5)=4 +1=5 所以总数量是1+5=6,与Java代码中的情况是否一致? 当n=5时,Java中的g(5)=1,f(5)=5,总数是6。可能正确。 但用户提供的引用[2]中的模型同,可能是一个同的繁殖规则。用户需要确认具体使用哪种模型。但根据用户提供的Java代码,应该按照该逻辑来实现。 现在用户的问题是如何用Scala递归函数实现,所以代码结构应该如上。但需要注意Scala的语法,例如使用if表达式,函数定义等。 因此,最终回答应该包括Scala代码的实现,解释递推关系,并可能提到性能问题,例如对于较大的n值,建议使用尾递归优化或记忆化来提升效率。过用户当前问题可能只需要基础实现。</think>根据递推公式$Y_n^{成}=Y_{n-1}^{成}+Y_{n-5}^{成}$和$Y_n^{幼}=Y_{n-1}^{幼}+Y_{n-1}^{成}$,使用Scala实现递归函数的步骤如下: ### 递归函数实现 ```scala object CowCounter { // 成年牛数量(对应g函数) def adultCows(n: Int): Int = if n < 5 then 1 // 前四年保持初始值 else adultCows(n-1) + adultCows(n-5) // 递推公式 // 幼崽数量(对应f函数) def calves(n: Int): Int = if n == 0 then 0 // 初始幼崽数为0 else calves(n-1) + adultCows(n-1) // 每年新增幼崽数为前一年成年牛数量 // 总牛数 def totalCows(n: Int): Int = adultCows(n) + calves(n) } ``` ### 递推公式解释 1. **成年牛增长**:当$n \geq 5$时,$Y_n^{成}=Y_{n-1}^{成}+Y_{n-5}^{成}$,表示新增的成年牛来自五年前出生的幼崽[^1] 2. **幼崽增长**:$Y_n^{幼}=Y_{n-1}^{幼}+Y_{n-1}^{成}$,表示每年所有成年牛都会产一只幼崽[^1] ### 示例计算 计算第5年: $$adultCows(5)=adultCows(4)+adultCows(0)=1+1=2$$ $$calves(5)=calves(4)+adultCows(4)=4+1=5$$ $$totalCows(5)=2+5=7$$ ### 性能优化建议 对于较大年份(如$n>30$),建议改用带记忆化的递归或动态规划。原始递归时间复杂度为$O(2^n)$,使用记忆化后可优化至$O(n)$[^3]。 ```scala // 带记忆化优化的版本 import scala.collection.mutable object MemoizedCowCounter { private val adultCache = mutable.Map[Int, Int]() private val calvesCache = mutable.Map[Int, Int]() def adultCows(n: Int): Int = adultCache.getOrElseUpdate(n, if n < 5 then 1 else adultCows(n-1) + adultCows(n-5) ) def calves(n: Int): Int = calvesCache.getOrElseUpdate(n, if n == 0 then 0 else calves(n-1) + adultCows(n-1) ) } ```
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