Python笔记:理解递归函数(含例子)

1. 什么是递归函数?

递归函数指的是在函数的定义中调用函数本身的函数。换句话说,递归函数通过将问题分解为更小的子问题来解决复杂的问题。当函数调用自身时,它会不断地重复这个过程,直到达到某个结束条件。

递归函数通常包含两个部分:

基本情况 & 递归情况

基本情况是指当满足某个条件时,函数直接返回结果,而不再调用自身。

递归情况是指函数在未满足基本情况时,将问题分解为更小的子问题,并通过调用自身来解决这些子问题。

递归函数的设计和使用需要小心,因为如果没有正确定义基本情况或递归情况,函数可能会无限递归下去,导致堆栈溢出。另外,递归函数的性能可能会较低,因为每次函数调用都需要保存当前的执行状态。

2. 什么情况下需要使用递归函数?

递归函数在许多算法和数据结构问题中非常有用,例如树的遍历、排列组合、动态规划等。通过合理地设计递归函数,可以简化问题的解决过程,并使代码更加清晰和易于理解。

(1) 问题可以被分解为较小的子问题:如果问题可以被分解为较小的、相似的子问题,那么递归函数可以很好地处理这种情况。通过递归调用自身,可以将问题分解为更小的子问题,并最终解决整个问题。

(2) 树形结构的遍历:递归函数在遍历树形结构(如二叉树、多叉树)时非常实用。通过递归调用自身,可以依次访问树的每个节点,实现先序、中序或后序遍历。

(3)排列和组合问题:递归函数在排列和组合问题中也非常有用。通过递归调用自身,在每一步选择不同的元素来生成不同的排列或组合。

(4)动态规划问题:动态规划是通过将大问题分解为子问题,并存储子问题的解来解决问题的方法。递归函数在动态规划问题中常常用于计算子问题的解,从而得到整个问题的解。

3. 递归函数python代码示例

示例一:n的阶乘

定义一个递归函数 `factorial`,用于计算给定数值的阶乘。如果输入的数值 `n` 等于 1,则认为阶乘的结果是 1,因此我们返回 1。否则,我们通过将当前数值 `n` 与 `factorial(n-1)` 的结果相乘来递归计算阶乘。

#定义函数
def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1  #边界
    else:
        return n * factorial(n-1)  #递归函数

# 测试
num = 5
result = factorial(num)
print(f"The factorial of {num} is: {result}")

在测试部分,使用 `num = 5` 来演示递归函数的使用,调用函数 `factorial` 并将结果打印出来。该示例将打印出 `The factorial of 5 is: 120`,即 5 的阶乘的结果是 120。

示例二: 猴子吃桃

 第一天摘下若干个桃子,当即吃了一半,又多吃了一个;第二天将剩下的桃子吃掉一半,又多吃 1 个;

后面每天均是如此,到第 n 天想吃时,只剩下 1 个。计算猴子第一天共摘了多少个桃子。

n = int(input())   #输入任意n表示第n天时,剩下一个桃子

def F(x):
    if x==1: 
        return x  #边界
    else:
        return(F(x-1)+1)*2  #递归函数

print(F(n))  #输出递归值

 这里输出值可以理解为:“如果猴子要吃7天,到第7天只剩下一个桃子,那么猴子在第一天的时候需要摘多少个桃子”。

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