递归的概念:
  简单的说,递归就是方法自己调用自己,每次调用时传入不同的变量,递归有助于编程者解决复杂的问题,同时可以让代码变得简洁。

递归的调用机制

递归调用的规则
[1]当程序执行到一个方法时,就会开辟一个独立的空间(栈)。
[2]每个空间的数据(局部变量),是独立的。
用一个案例,理解递归机制。

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public class RecursionTest {
public static void main(String[] args) {
test(3);
}
public static void test(int n){
if(n>2){
test(n-1);
}
System.out.println("n="+n);
}
}

上面这个程序的过程分析
在这里插入图片描述
其在控制台的输出为则为
n=2
n=3

递归能解决什么样的问题

[1]各种数学问题:8皇后问题,汉诺塔,阶乘问题,迷宫问题,球和篮子的问题。
[2]各种算法中也会使用到递归,比如快速排序,归并排序,二分查找,分治算法等。
[3]将用栈解决的问题–>递归代码比较简洁。

递归需要遵守的重要规则

[1]执行一个方法时,就创建一个新的受保护的独立空间(栈空间)。
[2]方法的局部变量是独立的,不会相互影响。
[3]但是如果方法中使用的是引用类型的变量(比如说是数组),就会共享该引用类型的数据。
[4]递归必须向退出的条件逼近,否则就是无限递归,会出现StackOverflowError(栈溢出)异常。
[5]当一个方法执行完毕,或者遇到return,就会返回,遵守谁调用,就将结果返回给谁,同时当方法执行完毕或者返回时,该方法也就执行完毕。

递归-迷宫问题

说明:
[1]小球得到的路径,和程序员设置的找路策略有关即:找路的上下左右顺序相关。
[2]再得到小球路径时,可以先使用(下右上左),再改成(上右下左),看看路径是不是有变
[3]测试回溯现象。
[4]思考:如何得到最短路径?(把所有的策略走的路径算出来,比较最短路径)
在这里插入图片描述
代码实现上面的走迷宫问题:

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public class MiGong {
public static void main(String[] args) {
//先创建一个二位数组,模拟迷宫
//地图
int[][] map = new int[8][7];
//使用1表示墙
//上下全部置为1
for(int i = 0;i<7;i++){
map[0][i]=1;map[7][i]=1;
}
//左右全部置为1
for(int i = 0;i<8;i++){
map[i][0]=1;map[i][6]=1;
}
//设置挡板
map[3][1]=1;map[3][2]=1;
//输出地图
System.out.println("地图情况");
for(int i = 0;i<8;i++){
for(int j=0;j<7;j++){
System.out.print(map[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
//使用递归回溯给小球找路
setWay(map, 1, 1);
//输出新的地图,小球走过,并标识过的地图
System.out.println("小球走过并标识的地图");
for(int i = 0;i<8;i++){
for(int j=0;j<7;j++){
System.out.print(map[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
//使用递归回溯来给小球找路
//说明
//1、map表示地图
//2、i,j表示从地图哪个为止开始出发(1,1)
//3、如果小球能到达map[6][5]位置,则说明通路找到
//4、约定:当map[i][j]为0表示该点没有走过,当为1表示墙,2表示通路可以走,3表示该为止已经走过,但是走不通
//5、在走迷宫时,必须先确定一个策略(方法):下->右->上->左,如果该点走不通,再回溯
/**
* @param map 表示地图
* @param i 从那个位置开始找
* @param j 从那个位置开始找
* @return 如果找到通路,则返回true,否则返回false
*/
public static boolean setWay(int[][] map,int i,int j){
if(map[6][5] == 2){//通路已经找到
return true;
}else{
if(map[i][j] == 0){//如果当前这个点没有走过
//按照策略 下->右->上->左 走
map[i][j] = 2;//假定该点是能走通的
if(setWay(map, i+1, j)){//向下走
return true;
}else if(setWay(map, i, j+1)){//向右走
return true;
}else if(setWay(map, i-1, j)){//向上走
return true;
}else if(setWay(map, i, j-1)){//向左走
return true;
}else{
map[i][j] = 3;//该点走过了,根本走不通
}
}else {//如果map[i][j]!=0,可能是1 ,2,3
return false;
}
}
return false;
}
}

递归-八皇后问题(回溯算法)

在这里插入图片描述
八皇后问题:
  八皇后问题,是一个古老而著名的问题,是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出:在8*8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即:任意两个皇后都不能处于同一行,同一列或同一斜线上,问有多少种摆法。
八皇后问题算法思路分析:
[1]第一个皇后先放在第一行第一列
[2]第二个皇后放在第二行第一列、然后判断是否ok,如果不ok,继续放在第二列,第三列,依次把所有列都放完,找到一个合适的。
[3]继续第三个皇后,还是第一列,第二列…直到第八个皇后也能放在一个不冲突的位置,算是找到了一个正确解释。
[4]当得到一个正确解时,在栈回退到上一个栈时,就会开始回溯,即将第一个皇后,放到第一列的所有正确解,全部得到。
[5]然后回头继续第一个皇后放在第二列,后面继续循环执行1,2,3的步骤。
说明:理论上应该创建一个二维数组来表示棋盘,但实际上可以通过算法,用一个一维数组即可解决问题。arr[8]={0,4,7,5,2,6,1,3}//对应arr下标表示第几行,即第几个皇后,arr[i]=val 表示第i+1个皇后,方法第i+1行的val+1列。
八皇后的代码实现:

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public class Queue8 {
//定义一个max表示共有多少个皇后
int max = 8;
//定义一个数组array,保存皇后放置位置的结果,比如array = {0,4,7,5,2,6,1,3}
int[] array = new int[max];
static int count = 0;
public static void main(String[] args) {
Queue8 queue8 = new Queue8();
queue8.check(0);
System.out.println("一共有"+count+"种解法。");
}
//编写一个方法,放置第n个皇后
private void check(int n){
if(n == max){//n=8,其实八个皇后就已然放好了
print();
return;
}
//依次放入皇后,并判断是否冲突
for(int i=0;i<max;i++){
//先把当前这个皇后n,放到该行的第1列
array[n] = i;
//判断当放置第n个皇后的第i列时,是否冲突
if(judge(n)){//不冲突
//接着放第n+1个皇后,即开始递归
check(n+1);
}
//如果冲突,没有关系,就继续执行array[n] = i;即将第n个皇后放置在本行的后移的一个位置
}
}
//查看当我们放置第n个皇后时,就去检查该皇后是否和前面已经摆放的皇后冲突
private boolean judge(int n){
for(int i=0;i<n;i++){
//说明:
//1、array[i]==array[n] 表示判断第n个皇后是否和前面的n-1个皇后在同一列
//2、Math.abs(n-i)==Math.abs(array[n]-array[i]) 表示判断第n个皇后和第i个皇后是否在同一斜线
//3、判断是否在同一行,没有必要判断,因为n每次在递增
if(array[i]==array[n] || Math.abs(n-i)==Math.abs(array[n]-array[i])){
return false;
}
}
return true;
}
//写一个方法,可以将皇后摆放的位置输出
private void print(){
count++;
for(int i=00;i<array.length;i++){
System.out.print(array[i]+" ");
}
System.out.println();
}
}

输出的结果:

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0 6 3 5 7 1 4 2
0 6 4 7 1 3 5 2
1 3 5 7 2 0 6 4
1 4 6 0 2 7 5 3
1 4 6 3 0 7 5 2
1 5 0 6 3 7 2 4
1 5 7 2 0 3 6 4
1 6 2 5 7 4 0 3
1 6 4 7 0 3 5 2
1 7 5 0 2 4 6 3
2 0 6 4 7 1 3 5
2 4 1 7 0 6 3 5
2 4 1 7 5 3 6 0
2 4 6 0 3 1 7 5
2 4 7 3 0 6 1 5
2 5 1 4 7 0 6 3
2 5 1 6 0 3 7 4
2 5 1 6 4 0 7 3
2 5 3 0 7 4 6 1
2 5 3 1 7 4 6 0
2 5 7 0 3 6 4 1
2 5 7 0 4 6 1 3
2 5 7 1 3 0 6 4
2 6 1 7 4 0 3 5
2 6 1 7 5 3 0 4
2 7 3 6 0 5 1 4
3 0 4 7 1 6 2 5
3 0 4 7 5 2 6 1
3 1 4 7 5 0 2 6
3 1 6 2 5 7 0 4
3 1 6 2 5 7 4 0
3 1 6 4 0 7 5 2
3 1 7 4 6 0 2 5
3 1 7 5 0 2 4 6
3 5 0 4 1 7 2 6
3 5 7 1 6 0 2 4
3 5 7 2 0 6 4 1
3 6 0 7 4 1 5 2
3 6 2 7 1 4 0 5
3 6 4 1 5 0 2 7
3 6 4 2 0 5 7 1
3 7 0 2 5 1 6 4
3 7 0 4 6 1 5 2
3 7 4 2 0 6 1 5
4 0 3 5 7 1 6 2
4 0 7 3 1 6 2 5
4 0 7 5 2 6 1 3
4 1 3 5 7 2 0 6
4 1 3 6 2 7 5 0
4 1 5 0 6 3 7 2
4 1 7 0 3 6 2 5
4 2 0 5 7 1 3 6
4 2 0 6 1 7 5 3
4 2 7 3 6 0 5 1
4 6 0 2 7 5 3 1
4 6 0 3 1 7 5 2
4 6 1 3 7 0 2 5
4 6 1 5 2 0 3 7
4 6 1 5 2 0 7 3
4 6 3 0 2 7 5 1
4 7 3 0 2 5 1 6
4 7 3 0 6 1 5 2
5 0 4 1 7 2 6 3
5 1 6 0 2 4 7 3
5 1 6 0 3 7 4 2
5 2 0 6 4 7 1 3
5 2 0 7 3 1 6 4
5 2 0 7 4 1 3 6
5 2 4 6 0 3 1 7
5 2 4 7 0 3 1 6
5 2 6 1 3 7 0 4
5 2 6 1 7 4 0 3
5 2 6 3 0 7 1 4
5 3 0 4 7 1 6 2
5 3 1 7 4 6 0 2
5 3 6 0 2 4 1 7
5 3 6 0 7 1 4 2
5 7 1 3 0 6 4 2
6 0 2 7 5 3 1 4
6 1 3 0 7 4 2 5
6 1 5 2 0 3 7 4
6 2 0 5 7 4 1 3
6 2 7 1 4 0 5 3
6 3 1 4 7 0 2 5
6 3 1 7 5 0 2 4
6 4 2 0 5 7 1 3
7 1 3 0 6 4 2 5
7 1 4 2 0 6 3 5
7 2 0 5 1 4 6 3
7 3 0 2 5 1 6 4
一共有92种解法。