python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之遞歸方法講解
今天我們來學習python中最為重要的內(nèi)容之遞歸,對以往內(nèi)容感興趣的同學可以查看下面:
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python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之棧、隊列和雙端隊列
遞歸是在進行重復性工作中經(jīng)常考到的問題,非常值得學習。
1.遞歸概念
遞歸是解決問題的一種方法,它將問題不斷地分成更小的子問題,直到子問題可以用普通的方法解決。通常情況下,遞歸會使用一個不停調(diào)用自己的函數(shù)。盡管表面上看起來很普通,但是遞歸可以幫助我們寫出非常優(yōu)雅的解決方案。對于某些問題,如果不用遞歸,就很難解決。
上面的話很難理解,我們用一個例子來說明:我們需要求解一個數(shù)組的所有數(shù)值之和。
#用for循環(huán)的簡單函數(shù)
def getsum(numlist):
a=0
for i in numlist:
a=i+a
return a
結(jié)果如下:

如果暫時沒有 while 循環(huán)和 for 循環(huán)。應該如何計算結(jié)果呢? 這個時候就需要想到我們計算加法的時候,是接受2個參數(shù)的函數(shù),根據(jù)這個思想,我們將求一列數(shù)之和重新定義成求數(shù)字對之和。

注:最內(nèi)層的括號對(7 + 9)不用 循環(huán)或者其他特殊語法結(jié)構(gòu)就能直接求解。
擬代碼表示
#first(list)返回列表中的第一個元素,rest(list)則返回其余元素。用 Python 可以輕松地實現(xiàn)這個等式, getsum(list)=first(list)+getsum(rest(list))
代碼表示:
#這是一個遞歸小案例,這個函數(shù)在函數(shù)內(nèi)部自己調(diào)用了自listsum(numlist[1:])
def listsum(numlist):
if len(numlist)==1:#當數(shù)組的長度為1時,代表是數(shù)組是一個數(shù)了
return numlist[0]
else:
return numlist[0] + listsum(numlist[1:])#第一個數(shù)加上后面的數(shù),這里自己調(diào)用了自己,是數(shù)組不斷遞歸的條件
在這一段代碼中,有兩個重要的思想值得探討。首先,第 2 行檢查列表是否只包含一個元素。 這個檢查非常重要,同時也是該函數(shù)的退出語句。對于長度為 1 的列表,其元素之和就是列表中的數(shù)。其次,listsum 函數(shù)在第 5 行調(diào)用了自己!這就是我們將 listsum 稱為遞歸函數(shù)的原因——遞歸函數(shù)會調(diào)用自己。
演示一下相加過程

2. 遞歸三原則
遞歸算法有三個重要的原則:
- 遞歸算法必須有停止條件
- 遞歸算法必須改變其狀態(tài)并向停止條件靠近
- 遞歸算法必須遞歸地調(diào)用自己
讓我們看看我們第一個案例是怎么實現(xiàn)這個部分的:
len(numlist)==1用來判斷停止條件numlist[1:]代表問題的數(shù)據(jù)以某種方式變得更小return numlist[0] + listsum(numlist[1:])代表遞歸地調(diào)用自己
遞歸的邏輯并不是循環(huán),而是將問題分解成更小、更容易解決的子問題。
2.1 實現(xiàn)任意進制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
下面展示一下將10進制的29轉(zhuǎn)換為2進制數(shù)的方法,按照這個方法,可以將10進制轉(zhuǎn)化為任意進制的數(shù)。

這里我們用遞歸來實現(xiàn)2~16進制數(shù)的轉(zhuǎn)換
#n代表要轉(zhuǎn)化的10進制數(shù),base代表你要實現(xiàn)的多少進制的數(shù)
def toStr(n, base):
convertString = "0123456789ABCDEF"#取對應位置的字符
if n < base:#如果10進制數(shù)小于你所轉(zhuǎn)換的進制數(shù)位數(shù),則直接選擇字符
return convertString[n]
else:#遞歸核心,n//base獲取結(jié)果,然后進行遞歸
return toStr(n//base, base) + convertString[n%base]

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