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Django模板的使用(详细版)

1.递归的介绍

1.1什么是递归

递归是指在一个函数的定义中调用自身的过程。简单来说,递归是一种通过重复调用自身来解决问题的方法。

递归包括两个关键要素:基本情况和递归情况。基本情况是指当问题达到某个特定条件时,不再需要递归调用,可以直接返回结果。递归情况是指在解决问题的过程中,通过调用自身来缩小问题规模,直到达到基本情况。

在c语言中,递归就是函数自己调用自己。

写一个史上最简单的C语言递归代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("hehe\n");
 main();//main函数中⼜调⽤了main函数
 return 0;
}

上述就是⼀个简单的递归程序,只不过上面的递归只是为了演示递归的基本形式,不是为了解决问

题,代码最终也会陷入死递归,导致栈溢出(Stack overflow)。

1.2递归的思想

把一个大型复杂问题层层转化为⼀个与原问题相似,但规模较小的子问题来求解;直到子问题不能再被拆分,递归就结束了。所以递归的思考方式就是把大事化小的过程。

递归中的递就是递推的意思,归就是回归的意思。

1.3递归的限制条件

在下面的例子中,我们逐步体会这2个限制条件。

2.递归举例

2.1 举例1:求n的阶乘

题目:计算n的阶乘(不考虑溢出),n的阶乘就是1~n的数字累积相乘。

2.1.1 分析和代码实现

我们知道n的阶乘的公式: n! =   n ∗ ( n − 1)!

这样的思路就是把一个较大的问题,转换为一个与原问题相似,但规模较小的问题来求解的。

当 n==0 的时候,n的阶乘是1,其余n的阶乘都是可以通过公式计算

n的阶乘的递归公式如下:

61c71e60dbd94442ad08b417755cbdae.png

假设Fact(n)就是求n的阶乘,那么Fact(n-1)就是求n-1的阶 乘,函数如下:

int Fact(int n)
{
if(n==0)
return 1;
else
return n*Fact(n-1);
}

测试代码:

#include <stdio.h>
int Fact(int n) {
	if (n == 0)
		return 1;
	else
		return n * Fact(n - 1);
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int ret = Fact(n);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果(这⾥不考虑n太大的情况,n太大存在溢出):

78b40fa2833b44bcaf5735b32ab064d4.png

2.1.2 画图推演

41481e4bb8a1442aa41570f71bdeb09d.png

f67a68cf70e24fc39a01962f6a4edbd2.png

2.2 举例2:顺序打印一个整数的每一位

输入一个整数m,打印这个按照顺序打印整数的每一位。

2.2.1 分析和代码实现

这个题目,放在我们面前,首先想到的是,怎么得到这个数的每一位呢?

但是我们有了灵感,我们发现其实一个数字的最低位是最容易得到的,通过%10就能得到

那我们假设想写一个函数Print来打印n的每一位,如下表示:

以此类推下去,就有

直到被打印的数字变成一位数的时候,就不需要再拆分,递归结束。

代码实现:

#include <stdio.h>
void Print(int n) {
	if (n > 9) {
		Print(n / 10);
		printf("%d ", n % 10);
	}
	else
		printf("%d ", n % 10);
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	Print(n);
	return 0;
}

简化版本:

我们发现if 和else 语句中都有printf("%d ",n%10);故可以简化。

void Print(int n) {
	if (n > 9) {
		Print(n / 10);
	}
		printf("%d ", n % 10);
}

在这个解题的过程中,我们就是使用了大事化小的思路

把Print(1234) 打印1234每一位,拆解为首先Print(123)打印123的每一位,再打印得到的4

把Print(123) 打印123每一位,拆解为首先Print(12)打印12的每一位,再打印得到的3

直到Print打印的是一位数,直接打印就行。

2.2.2 画图推演

以1234每一位的打印来推演一下

b19274e0cd50429f96280ada351de4b8.png

3.递归与迭代

递归是一种很好的编程技巧,但是很多技巧一样,也是可能被误用的,就像举例1一样,看到推导的公 式,很容易就被写成递归的形式:

int Fact(int n)
{
 if(n==0)
 return 1;
 else
 return n*Fact(n-1);
}

Fact函数是可以产生正确的结果,但是在递归函数调用的过程中涉及一些运行时的开销。

所以如果不想使用递归就得想其他的办法,通常就是迭代的方式(通常就是循环的方式)。

像上面求n的阶乘也可以用迭代的方法

int Fact(int n)
{
 int i = 0;
 int ret = 1;
 for(i=1; i<=n; i++)
 {
 ret *= i;
 }
 return ret;
}

事实上,我们看到的许多问题是以递归的形式进行解释的,这只是因为它比非递归的形式更加清晰, 但是这些问题的迭代实现往往比递归实现效率更高。

当一个问题非常复杂,难以使用迭代的方式实现时,此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运行时开销。

典型的例子就是求斐波拉契数列

举例3:求第n个斐波那契数

我们也能举出更加极端的例子,就像计算第n个斐波那契数,是不适合使用递归求解的,但是斐波那契数的问题通过是使用递归的形式描述的,如下:

Fib(n)= 1(n<=2)   

         =Fib(n-1)+Fib(n-2)  (n>2)

int Fib(int n)
{
 if(n<=2)
 return 1;
 else
 return Fib(n-1)+Fib(n-2);
}

但是当我们n输入为50的时候,需要很长时间才能算出结果,这也说明递归的写法是非常低效的,那是为什么呢?

46ffe5cfdb9a4c9eaf742fa3763f1f7b.png

其实递归程序会不断的展开,在展开的过程中,我们很容易就能发现,在递归的过程中会有重复计算,而且递归层次越深,冗余计算就会越多。可以通过代码测试:

#include <stdio.h>
int count = 0;
int Fib(int n)
{
 if(n == 3)
 count++;//统计第3个斐波那契数被计算的次数
 if(n<=2)
 return 1;
 else
 return Fib(n-1)+Fib(n-2);
}
int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 int ret = Fib(n);
 printf("%d\n", ret); 
 printf("\ncount = %d\n", count);
 return 0;
}

11d5e8a9f3244d528f45c4f3587637ff.png

这里我们看到了,在计算第40个斐波那契数的时候,使用递归方式,第3个斐波那契数就被重复计算了39088169次,这些计算是⾮常冗余的。所以斐波那契数的计算,使用递归是非常不明智的,我们就得 想迭代的方式解决。

我们知道斐波那契数的前2个数都1,然后前2个数相加就是第3个数,那么我们从前往后,从小到大计算就行了。

int Fib(int n)
{
	int a = 1, b = 1, c =0;
	while (n > 2)
	{
		c = a + b;
		a = b;
		b = c;
		n--;
	}
	return c;
}

通过迭代方法计算,效率会高很多!!!

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