递归算法转非递归

时间:2021-11-12 04:13:28

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; //用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s1和s2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;

      将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【这个不是固定逻辑】

由于本人学习的是《严蔚敏数据结构

找了网上的非递归逻辑

严蔚敏数据结构:

void PreOrder_Nonrecursive(Bitree T)//先序遍历二叉树的非递归算法
{
InitStack(S);
Push(S,T); //根指针进栈
while(!StackEmpty(S))
{
while(Gettop(S,p)&&p)
{
visit(p->data);
push(S,p->lchild);
} //向左走到尽头
pop(S,p);
if(!StackEmpty(S))
{
pop(S,p);
push(S,p->rchild); //向右一步
}
}//while
}//PreOrder_Nonrecursive

按照上面写了非递归的,结果死循环了,错误代码如下:

 

自己刚开始整的,用了栈,没发现自己递归调用了,^_^

/**
* 这都是自己编写^_^
* 多余出了栈
* @param node
*/
public void traversePreOrderByStack(Node<E> node) {
Stack<Node<E>> stack=new Stack<>();
stack.push(node);
while (!stack.isEmpty()) {
Node<E>temp=stack.pop();//这里一压一如没啥,但也没有bug
System.out.println(temp.value);
if (temp.left!=null) {
Node<E> left=temp.left;
traversePreOrderByStack(left);
}
if (temp.right!=null) {
Node<E> right=temp.right;
traversePreOrderByStack(right);
}
}
}


/**
* 根据常规的栈使用方式改造的
* @param node
*/
public void traversePreOrderByStack1(Node<E> node) {
Stack<Node<E>> stack=new Stack<>();
stack.push(node);
while (!stack.isEmpty()) {
Node<E>temp=stack.pop();
System.out.println(temp.value);
if (temp.left==null) {
return ;
}else {
traversePreOrderByStack1(temp.left);
if (temp.right==null) {//其实和上一个逻辑结构是一样的
return;
}else {
traversePreOrderByStack1(temp.right);
}
}

}
}
 
/**	 * 看了网上正确的,还是无法深的要领,结果死循环了	 * @param node	 */	public void traverseInorderByStack1(Node<E> node) {		Stack<Node<E>> stack = new Stack<>();		Node<E> p = node;		stack.push(p);		while (p != null || !stack.isEmpty()) {			Node<E> qNode=p;			p = stack.pop();			if (qNode!=p) {				System.out.println(p.value);				if (p.right != null) {					stack.push(p.right);				}								if (p.left != null) {					stack.push(p);					p = p.left;				}			}		}	}


正确的方法一:

/**
* 在遍历左子节点前,保存右节点的信息
*
* @param node
*/
public void traverseInorderByStack2(Node<E> node) {
Stack<Node<E>> stack = new Stack<>();
Node<E> p = node;
stack.push(p);
while (!stack.isEmpty()) {
p = stack.pop();
System.out.println(p.value);
if (p.right != null) {
stack.push(p.right);
}
if (p.left != null) {
stack.push(p.left);//压进左子节点,然后通过这个栈的死循环出栈得到下个逻辑循环
}

}
}