递归是一种解决问题的方法,将问题分解为更小的子问题,直到得到一个足够小的问题可以被很简单的解决,通常递归涉及函数调用自身。
递归实现整数列表求和
def listsum(numlist):
if len(numlist) == 1:
return numlist[0]
else:
return numlist[0] + listsum(numlist[1:])
print(listsum([1,3,5,7,9]))
每次我们进行递归调用时,我们都会解决一个较小的问题,直到达到问题不能减小的程度:
当我们到达简单问题的点,我们开始拼凑每个小问题的答案,直到初始问题解决:
计算整数列表和
递归三定律
所有递归算法必须服从三个重要的定律:
- 递归算法必须具有基本情况。
- 递归算法必须改变其状态并向基本情况靠近。
- 递归算法必须以递归方式调用自身。
首先,基本情况是算法停止递归的条件。基本情况通常是足够小以直接求解的问题。在listsum
算法中,基本情况是长度为 1 的列表。
为了遵守第二定律,我们必须将算法向基本情况的状态改变。状态的改变意味着该算法正在使用的一些数据被修改。通常,表示问题的数据在某种程度上变小。在listsum
算法中,我们的主要数据结构是一个列表,因此我们必须将我们的状态转换工作集中在列表上。因为基本情况是长度 1 的列表,所以朝向基本情况的自然进展是缩短列表。
最后的法则是算法必须调用自身。这是递归的定义。
递归的应用
整数转换为任意进制字符串
例如将769
转换成十进制的字符串的过程可以表示为:
def toStr(n,base):
convertString = "0123456789ABCDEF"
if n < base:
return convertString[n]
else:
return toStr(n // base,base) + convertString[n % base]
print(toStr(10,2))
计算过程可以表示为:
递归可视化
示例1
import turtle
myTurtle = turtle.Turtle()
mywin = turtle.Screen()
def drawSpiral(myTurtle,lineLen):
if lineLen > 0:
myTurtle.forward(lineLen)
myTurtle.right(90)
drawSpiral(myTurtle,lineLen-5)
drawSpiral(myTurtle,100)
turtle.done()
递归绘图1
示例2
将绘制一个分形树。分形来自数学的一个分支,并且与递归有很多共同之处。分形的定义是,当你看着它时,无论你放大多少,分形有相同的基本形状。
def tree(branchLen,t):
if branchLen > 5:
t.forward(branchLen)
t.right(20)
tree(branchLen-15,t)
t.left(40)
tree(branchLen-15,t)
t.right(20)
t.backward(branchLen)
def main():
t = turtle.Turtle()
myWin = turtle.Screen()
t.left(90)
t.up()
t.backward(100)
t.down()
t.color("green")
tree(75,t)
turtle.done()
main()
效果:
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