如何用棧實(shí)現(xiàn)遞歸與非遞歸的轉(zhuǎn)換_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1如何用棧實(shí)現(xiàn)遞歸與非遞歸的轉(zhuǎn)換一.為什么要學(xué)習(xí)遞歸與非遞歸的轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方法?

1)并不是每一門語(yǔ)言都支持遞歸的.

2)有助于理解遞歸的本質(zhì).

3)有助于理解棧,樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).二.遞歸與非遞歸轉(zhuǎn)換的原理.

遞歸與非遞歸的轉(zhuǎn)換基于以下的原理:所有的遞歸程序都可以用樹結(jié)構(gòu)表示出來.需要說明的是,

這個(gè)"原理"并沒有經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明,只是我的一個(gè)猜測(cè),不過在至少在我遇到的例子中是適用的.

學(xué)習(xí)過樹結(jié)構(gòu)的人都知道,有三種方法可以遍歷樹:前序,中序,后序.理解這三種遍歷方式的遞歸和非

遞歸的表達(dá)方式是能夠正確實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵之處,所以我們先來談?wù)勥@個(gè).需要說明的是,這里以特殊的

二叉樹來說明,不過大多數(shù)情況下二叉樹已經(jīng)夠用,而且理解了二叉樹的遍歷,其它的樹遍歷方式就不難

了.

1)前序遍歷a)遞歸方式:

[code:1:1f2a39cc2d]voidpreorder_recursive(BitreeT)/*先序遍歷二叉樹的遞歸算法*/

{

if(T){

visit(T);

/*訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/

preorder_recursive(T->lchild);/*訪問左子樹*/

preorder_recursive(T->rchild);/*訪問右子樹*/

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]b)非遞歸方式

[code:1:1f2a39cc2d]voidpreorder_nonrecursive(BitreeT)/*先序遍歷二叉樹的非遞歸算法*/

{

initstack(S);

push(S,T);

/*根指針進(jìn)棧*/

while(!stackempty(S)){

while(gettop(S,p)&&p){/*向左走到盡頭*/

visit(p);/*每向前走一步都訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/

push(S,p->lchild);

}

pop(S,p);

if(!stackempty(S)){/*向右走一步*/

pop(S,p);

push(S,p->rchild);

}

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]

2)中序遍歷a)遞歸方式[code:1:1f2a39cc2d]voidinorder_recursive(BitreeT)/*中序遍歷二叉樹的遞歸算法*/

{

if(T){

inorder_recursive(T->lchild);/*訪問左子樹*/

visit(T);

/*訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/

inorder_recursive(T->rchild);/*訪問右子樹*/

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]b)非遞歸方式

[code:1:1f2a39cc2d]void

inorder_nonrecursive(BitreeT)

{

initstack(S);/*初始化棧*/

push(S,T);/*根指針入棧*/while(!stackempty(S)){

while(gettop(S,p)&&p)

/*向左走到盡頭*/

push(S,p->lchild);

pop(S,p);/*空指針退棧*/

if(!stackempty(S)){

pop(S,p);

visit(p);/*訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/

push(S,p->rchild);/*向右走一步*/

}

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]3)后序遍歷a)遞歸方式

[code:1:1f2a39cc2d]voidpostorder_recursive(BitreeT)/*中序遍歷二叉樹的遞歸算法*/

{

if(T){

postorder_recursive(T->lchild);/*訪問左子樹*/

postorder_recursive(T->rchild);/*訪問右子樹*/

visit(T);

/*訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]b)非遞歸方式

[code:1:1f2a39cc2d]typedefstruct{

BTNode*ptr;

enum{0,1,2}mark;

}PMType;

/*有mark域的結(jié)點(diǎn)指針類型*/voidpostorder_nonrecursive(BiTreeT)/*后續(xù)遍歷二叉樹的非遞歸算法*/

{

PMTypea;

initstack(S);

/*S的元素為PMType類型*/

push(S,{T,0});

/*根結(jié)點(diǎn)入棧*/

while(!stackempty(S)){

pop(S,a);

switch(a.mark)

{

case0:

push(S,{a.ptr,1});

/*修改mark域*/

if(a.ptr->lchild)

push(S,{a.ptr->lchild,0});/*訪問左子樹*/

break;

case1:

push(S,{a.ptr,2});

/*修改mark域*/

if(a.ptr->rchild)

push(S,{a.ptr->rchild,0});/*訪問右子樹*/

break;

case2:

visit(a.ptr);

/*訪問結(jié)點(diǎn)*/

}

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]

4)如何實(shí)現(xiàn)遞歸與非遞歸的轉(zhuǎn)換

通常,一個(gè)函數(shù)在調(diào)用另一個(gè)函數(shù)之前,要作如下的事情:a)將實(shí)在參數(shù),返回地址等信息傳遞

給被調(diào)用函數(shù)保存;b)為被調(diào)用函數(shù)的局部變量分配存儲(chǔ)區(qū);c)將控制轉(zhuǎn)移到被調(diào)函數(shù)的入口.

從被調(diào)用函數(shù)返回調(diào)用函數(shù)之前,也要做三件事情:a)保存被調(diào)函數(shù)的計(jì)算結(jié)果;b)釋放被調(diào)

函數(shù)的數(shù)據(jù)區(qū);c)依照被調(diào)函數(shù)保存的返回地址將控制轉(zhuǎn)移到調(diào)用函數(shù).

所有的這些,不管是變量還是地址,本質(zhì)上來說都是"數(shù)據(jù)",都是保存在系統(tǒng)所分配的棧中的.

ok,到這里已經(jīng)解決了第一個(gè)問題:遞歸調(diào)用時(shí)數(shù)據(jù)都是保存在棧中的,有多少個(gè)數(shù)據(jù)需要保存

就要設(shè)置多少個(gè)棧,而且最重要的一點(diǎn)是:控制所有這些棧的棧頂指針都是相同的,否那么無法實(shí)現(xiàn)

同步.

下面來解決第二個(gè)問題:在非遞歸中,程序如何知道到底要轉(zhuǎn)移到哪個(gè)局部繼續(xù)執(zhí)行?回到上

面說的樹的三種遍歷方式,抽象出來只有三種操作:訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn),訪問左子樹,訪問右子樹.這三

種操作的順序不同,遍歷方式也不同.如果我們?cè)俪橄笠稽c(diǎn),對(duì)這三種操作再進(jìn)行一個(gè)概括,可以

得到:a)訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn):對(duì)目前的數(shù)據(jù)進(jìn)行一些處理;b)訪問左子樹:變換當(dāng)前的數(shù)據(jù)以進(jìn)行下一次

處理;c)訪問右子樹:再次變換當(dāng)前的數(shù)據(jù)以進(jìn)行下一次處理(與訪問左子樹所不同的方式).

下面以先序遍歷來說明:

[code:1:1f2a39cc2d]voidpreorder_recursive(BitreeT)/*先序遍歷二叉樹的遞歸算法*/

{

if(T){

visit(T);

/*訪問當(dāng)前結(jié)點(diǎn)*/

preorder_recursive(T->lchild);/*訪問左子樹*/

preorder_recursive(T->rchild);/*訪問右子樹*/

}

}[/code:1:1f2a39cc2d]

visit(T)這個(gè)操作就是對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理,preorder_recursive(T->lchild)就是把當(dāng)前

數(shù)據(jù)變換為它的左子樹,訪問右子樹的操作可以同樣理解了.

現(xiàn)在回到我們提出的第二個(gè)問題:如何確定轉(zhuǎn)移到哪里繼續(xù)執(zhí)行?關(guān)鍵在于一下三個(gè)地方:a)

確定對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)的訪問順序,簡(jiǎn)單一點(diǎn)說就是確定這個(gè)遞歸程序可以轉(zhuǎn)換為哪種方式遍歷的樹結(jié)

構(gòu);b)確定這個(gè)遞歸函數(shù)轉(zhuǎn)換為遞歸調(diào)用樹時(shí)的分支是如何劃分的,即確定什么是這個(gè)遞歸調(diào)用

樹的"左子樹"和"右子樹"c)確定這個(gè)遞歸調(diào)用樹何時(shí)返回,即確定什么結(jié)點(diǎn)是這個(gè)遞歸調(diào)用樹的

"葉子結(jié)點(diǎn)".三.三個(gè)例子

好了上面的理論知識(shí)已經(jīng)足夠了,下面讓我們看看幾個(gè)例子,結(jié)合例子加深我們對(duì)問題的認(rèn)識(shí)

.即使上面的理論你沒有完全明白,不要?dú)怵H,對(duì)事物的認(rèn)識(shí)總是曲折的,多看多想你一定可以明

白(事實(shí)上我也是花了兩個(gè)星期的時(shí)間才弄得比擬明白得).

1)例子一:

[code:1:1f2a39cc2d]f(n)=n+1;(n<2)

f[n/2]+f[n/4](n>=2);這個(gè)例子相對(duì)簡(jiǎn)單一些,遞歸程序如下:

intf_recursive(intn)

{

intu1,u2,f;紅if鈴(槍n擔(dān)<烤2)鳴

肅f塘=事n釣+鏈1;揭

敞el劈se所{瑞

煙u1和=狀f口_r奶ec站ur菊si隆ve僑((還in跨t)錫(n居/2潔))構(gòu);

毀u2雙=賄f校_r妄ec倦ur螺si捆ve趟((棉in河t)機(jī)(n利/4津))伸;

發(fā)f蔬=合u1注*冤u桐2;版

礦}諒re葛tu啟rn鈔f統(tǒng);

蔥}[稠/c跨od平e:泛1:霞1f成2a圍39骨cc牲2d竟]都

止下叼面按表照我臭們上忠面說疼的,觸確定雅好遞捆歸調(diào)茅用樹創(chuàng)的結(jié)請(qǐng)構(gòu),隱這一窩步是曠最重殼要的勁.首裝先,役什么斑是葉呢子結(jié)夾點(diǎn)

殃,我嗽們看名到當(dāng)聲n恭<蝶2時(shí)暖f著=櫻n松+旱1,價(jià)這就鵲是返居回的鈴語(yǔ)句瘡,有廟人問意為什示么不脆是f扎=葉u番1服*稻u2擁,這闖也是平一個(gè)肥

童返回崗的語(yǔ)差句呀鹿?答腿案是勝:這鍬條語(yǔ)貞句是禍在u活1踏=詢ex監(jiān)mp憐1(翻(i勾nt偶)(自n/姓2)診)和梅u2流=庭e沒xm冊(cè)p1車((蹄in隔t)表(n辨/4召))慕之后良

松執(zhí)行圖的,苦是這良兩條錯(cuò)語(yǔ)句天的父魂結(jié)點(diǎn)群.走其次勻,什怕么是虜當(dāng)前彩結(jié)點(diǎn)憶,由憶上面諒的分瞇析,慢f珍=犯u1牧*悉u那2即框是父集結(jié)點(diǎn)筍

慕.然忠后,糞順理國(guó)成章鎖的u撤1納=曲ex消mp點(diǎn)1(容(i彈nt悅)(晃n/類2)扇)和該u2緩=主e它xm銀p1撕((茅in桑t)屑(n惠/4勸))塊就分項(xiàng)別是糠左子灣樹和蹦右子勻

恨樹了息.最質(zhì)后,起我們漿可以滔看到餅,這柏個(gè)遞項(xiàng)歸函三數(shù)可脅以表壟示成迫后序領(lǐng)遍歷修的二頂叉調(diào)銹用樹移.好友了,逝樹的雷情況偉分析恒

竟到這鬧里,翼下面啄來分厘析一趁下棧格的情浩況,鵲看看億我們頁(yè)要把膚什么冬數(shù)據(jù)嫂保存眨在??渲?嗓在上難面給嘴出的雹后序咳遍歷術(shù)的如帥果這請(qǐng)個(gè)過香程你美沒

鞭非遞藝歸程部序中菠我們虧已經(jīng)州看到舞了要銜參加劫一個(gè)僅標(biāo)志插域,落因此軍在??椫幸{保存哪這個(gè)樹標(biāo)志承域;仆另外拋,u無1,奉u2港和

昂每次盤調(diào)用熱遞歸為函數(shù)電時(shí)的伶n/篇2和拾n/繩4參鈔數(shù)都浴要保婦存,韻這樣列就要揀分別駝?dòng)腥珎€(gè)棧峰分別托保存份:標(biāo)妙志域秋,返哨回量帳

歷和參橡數(shù),漸不過少我們施可以孤做一辯個(gè)優(yōu)齊化,論因?yàn)榇旁谙虺弦幌臃底嗷氐哪貢r(shí)候剃,參謙數(shù)已股經(jīng)沒輪有用皂了,斧而返拴回量威也

伶只有芳在向秋上返撐回時(shí)輕才用如到,羽因此須可以寇把這夾兩個(gè)康棧合丸為一宗個(gè)棧租.如穴果對(duì)肯于上敞面的廳分析零你沒外有明賓白,喬建

圖議你筐根據(jù)舍這個(gè)競(jìng)遞歸鑄函數(shù)勢(shì)寫出被它的尺遞歸逢棧的松變化佛情況拾以加耗深理騙解,貧再次責(zé)重申茶一點(diǎn)緩:前狀期對(duì)搏樹結(jié)軋構(gòu)和曲

腔棧的傲分析大是最杯重要合的,憶如果河你的煎程序偶出錯(cuò)蛇,那殿么請(qǐng)猾返回且到這蜂一步住來再酸次分勿析,思最好固把遞痛歸調(diào)灶用樹綁和

痛棧的該變化撤情況卵都畫法出來如,并蠟且結(jié)逗合一鋤些簡(jiǎn)盞單的糕參數(shù)挑來人菌工分旁析你駱的算鼓法到帽底出支錯(cuò)在簽?zāi)睦锇?

數(shù)

概ok狠,下擴(kuò)面給暫出我餅花了僑兩天型功夫央想出詳來的認(rèn)非遞夏歸程彎序(欄再次素提醒宅你不薪要?dú)馍牮H,牢大家策都是筆這么喂過來喜

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革{

無in犯t豐st夫ac悄k[蕉20叔],嘩f廚la漢g[金20賊],孩c賴p;寨

田/*行初值始化后棧和壺棧頂單指針衛(wèi)*莊/

肺cp壞=捕0脂;

層st坐ac毀k[秧0]濾=址n盜;

淹fl把a(bǔ)g好[0煩]路=蔑0;忘辨wh府il拐e撈(c洪p旱>=師0服)護(hù){

婚sw畝it財(cái)ch域(f宣la棒g[幫cp命])隱{疲

敗ca傲se牲0腸:

越/散*饅訪問屋的是沉根結(jié)獸點(diǎn)豪*/敲

幻if丹(裙st唱ac漆k[狗cp退]字>=新2程)喬{疫/*注左還子樹環(huán)入棧撓*董/

怒fl哈ag億[c決p]蒜=蠅1蒙;

著/莖*銅修改母標(biāo)志偏域奪*/震

冠cp清++合;

獎(jiǎng)st匪ac托k[押cp松]酸=兔(i漏nt貸)(溝st桑ac決k[罷cp思-廉1涉]掠/吳2)沙;

娘fl饑ag耽[c傾p]膛=尤0迎;

紙}慢el過se狗{鳥

湖/*雪否義那么為做葉子戒結(jié)點(diǎn)瓜*砍/

跌st博ac掀k[辛cp珍]宮+=饞1悠;

鉛fl專ag尺[c瑞p]首=六2的;

括}

問br楊ea散k;壩

椒ca奪se基1滅:

抗/瘦*羨訪問俊的是源左子扯樹俊*/橡

盾if找(初st案ac絲k[閑cp筑]享>=決2等)泥{三/*尸右肯子樹攔入棧膜*析/

曉fl蒼ag抗[c任p]柴=絹2叢;

終/喉*耗修改吩標(biāo)志歉域巾*/洪

馬cp云+厲=戲2;填

澡st銀ac僅k[泥cp藥]熔=稅(i威nt勞)(考st路ac棚k[并cp搭-獅2線]極/前4)云;

眼fl正ag畝[c依p]份=菠1含;

英}翻el卵se唐{托

腿/*奪否脈那么為梅葉子隔結(jié)點(diǎn)巨*威/

滲st燈ac張k[淹cp供]毯+=僻1每;

庭fl含ag三[c鏈p]家=曲2德;

槍}

巖br絹ea繞k;龍

睛ca買se托2邊:

約/蚊*裹*/窩

幣if雀(岡fl獨(dú)ag豆[c痰p陵-辮1]仍=始=暴2)熄{豆/珠*盼當(dāng)前胡是右禮子樹思嗎?時(shí)*方/

麻/*亦

*貓如易果是余右子味樹,肅那各么對(duì)奮某一??米诱袠涞囊汉笮驄D遍歷釋已經(jīng)臂

*訓(xùn)結(jié)灶束,粱接下奸來就副是對(duì)將這棵都子樹油的根遭結(jié)點(diǎn)臥的訪芹問

*社/

欄st質(zhì)ac膜k[絹cp仆-酬2菠]蛋=倘st姿ac喇k[睬cp控]綁*才st羅ac擺k[熱cp輝-冊(cè)1惕];頑

塘fl肌ag餡[c揉p僅-福2]鉤=籃2廚;

肉cp啟=蒙c譽(yù)p色-黃2;晃

散}筆el失se啞

娘/*貞否龍那么退疑回到眨后序絨遍歷螞的上煎一個(gè)韻結(jié)點(diǎn)朽*爬/

酸cp乒--幟;

娃br倘ea床k;焦

品}

棒}祥re由tu緣rn閣s屯ta攀ck概[0影];黨

頭}[恒/c齊od逝e:粗1:胞1f桑2a明39朝cc肢2d允]

溫算定法分熊析:襲a)槳fl電ag銹只有即三個(gè)拆可能繭值:陳0表將示第除一次磨訪問叮該結(jié)臂點(diǎn),搖1表涼示訪作問的楚是左弊子樹沸,2題表示覺

亭已經(jīng)伴結(jié)束木了對(duì)其某一司棵子愿樹的刑訪問朋,可制能當(dāng)東前結(jié)久點(diǎn)是軋這棵攜子樹稀的右連子樹敗,也鬧可能包是葉霜子結(jié)梅點(diǎn).勿b)尋每

俯遍歷銷到某籠個(gè)結(jié)肌點(diǎn)的驢時(shí)候餅,如梅果這附個(gè)結(jié)狹點(diǎn)滿謠足葉選子結(jié)跌點(diǎn)的獄條件歇,那擠么把戒它的刻fl純ag吊域設(shè)賢為2患;否旬那么根棉據(jù)

遇訪問華的是合根結(jié)偉點(diǎn),影左子會(huì)樹或組是右亂子樹拼來設(shè)喪置f歷la夾g域是,以津便決勉定下芳一次返訪問粒該節(jié)北點(diǎn)時(shí)串的程最序轉(zhuǎn)睬向.女

音2)程例子慮二賺快速鈔排序熱算法恒

慮遞歸牌算法脆如下熊:秒[c賢od剛e:稱1:萄1f籍2a羽39撇cc蓄2d象]v憤oi賴d聽sw最ap象(i把nt生a撇rr幅ay隸[]且,渠in內(nèi)t衡lo岔w,扛i婆nt嶄h噴ig愉h)盡

陰{

梢in膀t厘te圍mp醋;吼te排mp饞=潤(rùn)a姑rr慚ay胖[l愁ow膨];殃

詠ar糞ra堵y[課lo亮w]臉=滋a換rr握ay對(duì)[h跡ig厲h]逐;

膝ar吼ra蘿y[編hi踢gh泛]丸=擇te湖mp靈;

辣}挖in單t止pa獻(xiàn)rt是it戰(zhàn)io釘n(魯in渡t屈ar葛ra對(duì)y[扭],叨i飾nt廈l匠ow睛,秧in壘t撕hi煮gh熔)

東{

真in額t圾p;吐覆p侄=御ar墻ra邪y[致lo位w]包;腸wh尾il艦e防(講lo彎w炕<隆hi拉gh敢)堤{

蒙wh守il寫e擇(l顯ow志<讓h敢ig婦h饞&&跟a詳rr亂ay悠[h刪ig努h]松>哈=飼p)刊

章hi悠gh橡--都;

云sw璃ap褲(a爛rr激ay吼,l厭ow立,h仙ig餓h)衛(wèi);

托wh話il叢e習(xí)(l毅ow聲<毫h衛(wèi)ig初h屢&&垃a洽rr仇ay售[l修ow流]

腥<妹=疏p)單

遣lo紙w+送+;居

適sw安ap苗(a缸rr赤ay考,l銜ow漁,h雄ig緒h)攀;

黑}彈re濟(jì)tu捐rn任l耀ow君;

廁}煙vo趟id頸q滾so響rt賄_r扛ec膠ur瘋si田ve雅(i腐nt鴿a扔rr勁ay毅[]勤,維in皆t梅lo珍w,俱i居nt卻h烏ig妨h)聲

談{

欣in君t登p;奴合if蕩(l洋ow批<那么h葛ig個(gè)h)團(tuán){命

腦p繁=據(jù)pa慚rt滔it膠io惡n(巾ar醬ra許y,游l壁ow條,撇hi噸gh屆);儀

費(fèi)qs障or石t_腫re攤cu嘉rs方iv威e(矩ar盡ra險(xiǎn)y,和l如ow起,涌p笛-接1)辛;

中qs職or威t_叮re姨cu習(xí)rs谷iv拳e(姻ar吹ra頁(yè)y,悅p烘+丘1檔,齒hi斬gh祥);想

扔}

境}[元/c依od壇e:澡1:州1f鴨2a迎39恰cc淡2d叨]

膏需綁要說枝明一小下快趙速排源序的損算法精:南pa喜rt辣it艱io屑n函眨數(shù)根舍據(jù)數(shù)年組中閱的某率一個(gè)抹數(shù)把渠數(shù)組溫劃分俱為兩富個(gè)部和分,梢

譽(yù)左邊糖的部樸分均題不大銜于這宗個(gè)數(shù)缸,右堵邊的鍋數(shù)均壓不小尤于這呈個(gè)數(shù)芬,然仙后再襪對(duì)左潑右兩桶邊的探數(shù)組宿再進(jìn)飽行劃可分.發(fā)這

篇里我環(huán)們專嬌注于嚷遞歸暴與非豆遞歸越的轉(zhuǎn)鍛換,未pa速rt恐it楊io洞n函泰數(shù)在藏非遞皺歸函塵數(shù)中閥同樣披的可皇以調(diào)廚用(春其實(shí)梢

略pa競(jìng)rt營(yíng)it院io狡n函婚數(shù)就掀是對(duì)始當(dāng)前撐結(jié)點(diǎn)膜的訪珍問)祖.

速再酬次進(jìn)演行遞牌歸調(diào)妄用樹顧和棧匪的分斜析:蔬

棵遞均歸調(diào)蠟用樹枯:a侍)對(duì)妄當(dāng)前畫結(jié)點(diǎn)于的訪陡問是胞調(diào)用姓pa劣rt想it廉io六n函聰數(shù);瘋b)逢左子紡樹:前

漢qs規(guī)or棍t_纏re付cu饒rs眼iv課e(鬼ar述ra縮y,鞏l魂ow敘,速p賄-樹1)床;c規(guī))右粒子樹冒:q少so窯rt苦_r無ec桑ur爬si畜ve峽(a掀rr遮ay狠,隙p喘+貨1,使h猴ig受h)康;

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