1.递归的理解及思路
1.1递归应用场景
迷宫问题,八皇后问题都运用到了递归
1.2递归的概念
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。
1.3递归能解决什么样的问题
1) 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
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-->第归代码比较简洁
1.4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
1) 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
2) 测试回溯现象
具体代码实现(含注释):
package com.atguigu.recursion; public class Queue8 { //先定义一个max表示共有多少个皇后 int max = 8; //定义数组array,保存皇后放置位置的结果,比如arr[8] = {0,4,7,5,2,6,1,3} int[] array = new int[max]; static int count = 0; public static void main(String[] args) { //测试,8皇后是否正确 Queue8 queue8 = new Queue8(); queue8.check(0); System.out.println(count); } //编写一个方法,放置第n个皇后 //特别注意:check是每一次递归时,进入到check中都有for循环 private void check(int n) { if(n == max) { //n==8,说明8个皇后已经放好 print(); return; } //依次放入皇后,并判断是否冲突 for(int i =0;i < max;i++) { //先把当前这个皇后n,放带该行的第一列 array[n] = i; //判断放置第n个皇后到i列是,是否冲突 if(judge(n)) {//不冲突 //借着放n+1个皇后,开始递归 check(n+1);// } //如果冲突,就继续指向array[n] = i;即将第n个皇后,放置在本行的后裔一个位置 } } //查看当我们放置第n个皇后,就去检测该皇后是否和前面已经摆放的皇后冲突 private boolean judge(int n) { for(int i = 0;i < n;i++) { //说明 //1.array[i] == array[n] 判断第n个皇后和前面n-1个皇后在同一列 //Math.abs(n-i) == Math.abs(array[n]-array[i]) 判断第n个皇后是否和第i个皇后s是否在同一斜线 if(array[i] == array[n] || Math.abs(n-i) == Math.abs(array[n]-array[i])) { return false; } } return true; } //写一个方法,可以将皇后摆放的位置输出 private void print() { count++; for (int i = 0; i < array.length; i++) { System.out.print(array[i]+ " "); } System.out.println(); } }
递归-八皇后问题(回溯算法)
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 8×8 格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不处于同一行、同一列或同一斜线上,问有多少种摆法(92)。
八皇后问题算法思路分析
1) 第一个皇后先放第一行第一列
2) 第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否 OK, 如果不 OK,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
3) 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
4) 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.
5) 然后回头继续第一个皇后放第二列,后面继续循环执行 1,2,3,4 的步骤
具体代码实现:
package com.atguigu.recursion; public class MiGong { public static void main(String[] args) { //先创建一个二维数组,模拟迷宫 //地图 int[][] map = new int[8][7]; //使用1表示墙 //上下全部置为1 for(int i = 0;i < 7;i++) { map[0][i] = 1; map[7][i] = 1; } //左右全部置为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("地图的情况"); for(int i = 0;i < map.length;i++) { for(int j = 0;j < map[i].length;j++) { System.out.print(map[i][j] + " "); } System.out.println(); } //使用递归回溯给小球找路 //setWay(map,1,1); //修改策略 setWay(map,1,1); //输出新的地图,小球走过,并标识过的递归 System.out.println("小球走过,并标识过 地图的情况"); for(int i = 0;i < map.length;i++) { for(int j = 0;j < map[i].length;j++) { System.out.print(map[i][j] + " "); } System.out.println(); } } //使用递归回溯来给小球找路 //说明 //1.map表示地图 //2.i,j表示从地图的哪个位置开始出发(1,1) //3.如果小球能到map[6][5]位置,则说明通路能找到 //4.约定:当map[i][j]为0表示该点没有走过;2表示通路可以走;3表示该店已经走过,但是走不通 //5.在走迷宫是,需要确定一个策略(方法) 下->右->上->左,如果该店走不通,再回溯 /* map表示地图 i 从那个位置开始找 j return 如果找到通路就返回true 否则返回false */ public static boolean setWay(int[][] map,int i,int j) { if(map[6][5] == 2) {//通路已经找到 return true; }else { if(map[i][j] == 0) {//如果当前这个点还没有走过 //按照策略 下->右->上->左 map[i][j] = 2;//假定该点是可以走通 if(setWay(map,i+1,j)) {//向下 return true; }else if(setWay(map,i,j+1)) {//向右 return true; }else if(setWay(map,i-1,j)) {//向上 return true; }else if(setWay(map,i,j-1)) {//向左 return true; }else { //说明该点走不通,是死路 map[i][j] = 3; return false; } }else {//可能是1,2,3 return false; } } } //修改策略,改成上右下左 public static boolean setWay1(int[][] map,int i,int j) { if(map[6][5] == 2) {//通路已经找到 return true; }else { if(map[i][j] == 0) {//如果当前这个点还没有走过 //按照策略 下->右->上->左 map[i][j] = 2;//假定该点是可以走通 if(setWay1(map,i-1,j)) {//向下 return true; }else if(setWay1(map,i,j+1)) {//向右 return true; }else if(setWay1(map,i+1,j)) {//向上 return true; }else if(setWay1(map,i,j-1)) {//向左 return true; }else { //说明该点走不通,是死路 map[i][j] = 3; return false; } }else {//可能是1,2,3 return false; } } } }
在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. arr[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 val+1 列