递归应用场景
迷宫问题(回溯),递归(Recursion)
递归概念
简单的说: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,同时可以让代码变得简洁。
递归调用机制
- 打印问题
- 阶乘问题
递归能解决什么样的问题
-
- 各种数学问题如:8皇后问题,汉诺塔,阶乘问题,迷宫问题,球和篮子的问题(google编程大赛)
- 2)各 种算法中也会使用到递归,比如快排,归并排序,二分查找,分治算法等.
- 3)将用栈解决的问题–>递归代码比较简洁
递归需要遵守的重要规则
递归需要遵守的重要规则
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StackOverflowError。
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
递归-迷宫问题
package com.xhl.recursion;
public class MigGong {
public static void main(String[] args) {
// 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
// 上下全部设置为1
for (int i = 0; i < 7; i++) {
map[0][i] = 1;
map[7][i] = 1;
}
// 左右全部设置为1
for (int i = 0; i < 8; i++) {
map[i][0] = 1;
map[i][6] = 1;
}
// 设置挡板
map[3][1] = 1;
map[3][2] = 1;
// map[1][2] = 1;
map[2][2] = 1;
// 输出地图
System.out.println("地图情况");
for (int i = 0; i < 8; i++) {
for (int j = 0; j < 7; j++) {
System.out.printf("%d\t", map[i][j]);
}
System.out.println();
}
// 使用递归回溯给小球找路
setWay(map, 1, 1);
// 输出地图
System.out.println("小球走过地图情况");
for (int i = 0; i < 8; i++) {
for (int j = 0; j < 7; j++) {
System.out.printf("%d\t", map[i][j]);
}
System.out.println();
}
}
// 递归小球找路
/*
* 1、map表示地图
* 2、i,j表示从地图哪个位置出发
* 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、走迷宫的策略(方法)下-》右-》上-》左,如果该点走不通,再回溯
*/
private static boolean setWay(int[][] map, int i, int j) {
if(map[6][5]==2) {
return true;
}else {
if(map[i][j]==0) {//如果当时这个的点还没有走过
//按策略 下 右 上 左
map[i][j]=2;
if(setWay(map, i+1, j)) {
return true;
}else if(setWay(map, i, j+1)){
return true;
}else if(setWay(map, i-1, j)){
return true;
}else if(setWay(map, i, j-1)){
return true;
}else {
map[i][j]=3;//该点是死路,走不通
return false;
}
}else {//map[i][j]!=0,可能为1、2、3;
return false;
}
}
}
}
- 小球得到的路径,和程序员设置的找路策略有关即:找路的上下左右的顺序相关
- 再得到小球路径时,可以先使用(下右上左),再改成(上右下左),看看路径是有变化的
- 测试回溯现象
递归-八皇后问题
问题描述
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8X8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)。
思路分析
- 第一个皇后先放第一行第一列
- 第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否OK,如果不0K, 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
- 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
- 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.
- 然后回头继续第一个皇后放第二列,后面继续循环执行123,4 的步骤
- 示意图:
- 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.ar[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va1+1列
package com.xhl.recursion;
public class Queue8 {
//定义一个max表示一共有多少皇后
int max = 8;
//定义一个array数组,保存皇后放置位置的结果
int[] array = new int[max];
static int count=0;
static int judgecount=0;
public static void main(String[] args) {
Queue8 queue8 = new Queue8();
queue8.check(0);
System.out.printf("一共有%d种解法\t",count);
System.out.printf("一共判断冲突%d次",judgecount);
}
//放置第n个皇后
//check是每一次递归时,进入到check中都有for(int i=0;i<max;i++),因此会有回溯
private void check(int n) {
if(n==max) {
//8个皇后已经放好
print();
return ;
}
//一次放入皇后,并判断是否冲突
for(int i=0;i<max;i++) {
//先把当前的皇后n,放入该行的第一列,判断是否冲突,如果不冲突
//就可以开始放第n+1皇后
array[n]=i;
if(judge(n)) {
check(n+1);
}
}
}
//检查放置的第n个皇后是否与之前摆放的皇后冲突
private boolean judge(int n) {
judgecount++;
for(int i=0;i<n;i++) {
if(array[i]==array[n]||Math.abs(n-i)==Math.abs(array[n]-array[i])) {
return false;
}
}
return true;
}
//打印
private void print() {
count++;
for(int i=0;i<max;i++) {
System.out.printf("%d\t",array[i]);
}
System.out.println();
}
}