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递归算法向非递归算法转换

2013年10月16日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1375字 ⁄ 字号 评论关闭

递归算法向非递归算法转换

递归算法实际上是一种分而治之的方法,它把复杂问题分解为简单问题来求解。对于某些复杂问题(例如hanio塔问题),递归算法是一种自然且合乎逻辑的解决问题的方式,但是递归算法的执行效率通常比较差。因此,在求解某些问题时,常采用递归算法来分析问题,用非递归算法来求解问题;另外,有些程序设计语言不支持递归,这就需要把递归算法转换为非递归算法。

   
将递归算法转换为非递归算法有两种方法,一种是直接求值,不需要回溯;另一种是不能直接求值,需要回溯。前者使用一些变量保存中间结果,称为直接转换法;后者使用栈保存中间结果,称为间接转换法,下面分别讨论这两种方法。

1.
直接转换法

直接转换法通常用来消除尾递归和单向递归,将递归结构用循环结构来替代。

尾递归是指在递归算法中,递归调用语句只有一个,而且是处在算法的最后。例如求阶乘的递归算法:

long fact(int n)

{

  if (n==0) return 1;

  else return n*fact(n-1);

}

当递归调用返回时,是返回到上一层递归调用的下一条语句,而这个返回位置正好是算法的结束处,所以,不必利用栈来保存返回信息。对于尾递归形式的递归算法,可以利用循环结构来替代。例如求阶乘的递归算法可以写成如下循环结构的非递归算法:

long fact(int n)

{

  int s=0;

  for (int i=1; i<=n;i++)

  s=s*i; //s保存中间结果

  return s;

}

单向递归是指递归算法中虽然有多处递归调用语句,但各递归调用语句的参数之间没有关系,并且这些递归调用语句都处在递归算法的最后。显然,尾递归是单向递归的特例。例如求斐波那契数列的递归算法如下:

int f(int n)

{

  if (n= =1 | | n= =0) return 1;

  else return f(n-1)+f(n-2);

}

对于单向递归,可以设置一些变量保存中间结构,将递归结构用循环结构来替代。例如求斐波那契数列的算法中用s1s2保存中间的计算结果,非递归函数如下:

int f(int n)

{

  int i, s;

  int s1=1, s2=1;

  for (i=3; i<=n; ++i)

       
{

        
s=s1+s2;

        
s2=s1; // 保存f(n-2)的值

        
s1=s; //保存f(n-1)的值

  }

  return s;

}

2.
间接转换法

该方法使用栈保存中间结果,一般需根据递归函数在执行过程中栈的变化得到。其一般过程如下:

将初始状态s0进栈

while (栈不为空)

{

  退栈,将栈顶元素赋给s;

  if (s是要找的结果)
返回;

  else

       
{

     
寻找到s的相关状态s1;

     
s1进栈

  }

}

间接转换法在数据结构中有较多实例,如二叉树遍历算法的非递归实现、图的深度优先遍历算法的非递归实现等等。

使用非递归方式实现递归问题的算法程序,不仅可以节省存储空间,而且可以极大地提高算法程序的执行效率。本文将递归问题分成简单递归问题和复杂递归问题;简单递归问题的非递归实现采用递推技术加以求解,复杂递归问题则根据问题求解的特点采用两类非递归实现算法,使用栈加以实现。

http://wenku.baidu.com/view/0c2409c55fbfc77da269b1c8.html

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