今天我们继续来学习递归,下来我们先来回顾下函数的调用过程:在程序运行后有一个特殊的内存区供函数调用使用。那么这个内存区有什么用呢?1、用于保存函数中的实参,局部变量,临时变量等;2、从起始地址开始往一个方向增长(如:高地址 --> 低地址);3、有一个专用“指针”标识当前已使用内存的“顶部”。
那么程序中的栈区,就是一段特殊的专用内存区。如下图所示
下来我们来看一个示例:逆序打印单链表中的偶数结点。如下所示
下来我们来看看具体源码是怎么实现的,如下
#include <iostream>#include <cstring> #include "DTString.h" #include "LinkList.h" using namespace std; using namespace DTLib; struct Node { int value; Node* next; }; Node* create_list(int v, int len) { Node* ret = NULL; Node* slider = NULL; for(int i=0; i<len; i++) { Node* n = new Node(); n->value = v++; n->next = NULL; if( slider == NULL ) { slider = n; ret = n; } else { slider->next = n; slider = n; } } return ret; } void destory_list(Node* list) { while( list ) { Node* del = list; list = list->next; delete del; } } void print_list(Node* list) { while( list ) { cout << list->value << "->"; list = list->next; } cout << "NULL" << endl; } void r_print_even(Node* list) { if( list != NULL ) { r_print_even(list->next); if( (list->value % 2) == 0) { cout << list->value << endl; } } } int main() { Node* list = create_list(2, 5); print_list(list); r_print_even(list); return 0; }
我们来看看运行结果
我们看到已经实现了这个功能。
下来我们来看看著名的“八皇后”问题,那么什么是八皇后问题呢?在一个 8×8 的国际棋盘上,有 8 个皇后,每个皇后占一格;要求皇后间不会出现相互“***”的现象(不能有两个皇后处于同一行、同一列或同一对角线上)。
那么实现的关键是什么呢?我们先来看看关键的数据结构定义:
1、棋盘,它便是用一个二维数组(10*10),0表示位置为空,1表示皇后,2表示边界;
2、位置,struct Pos。
struct Pos
{
int x;
int y;
}
3、方向:
水平:(-1,0),(1,0)
垂直:(0,-1),(0,1)
对角线:(-1,1),(-1,-1),(1,-1),(1,1)
其中的算法思路:
1、初始化:j = 1
2、初始化:i = 1
3、从第 j 行开始,恢复 i 的有效值(通过函数调用栈进行回溯),判断第 i 个位置
a. 位置 i 可放入皇后:标记位置(i,j),j++,转步骤 2
b. 位置 i 不可放入皇后:i++,转步骤 a
c. 当 i > 8 时,j--,转步骤 3
-- 结束:第 8 行有位置可放入皇后。
下来我们来看看具体的源码实现,如下
#include <iostream> #include <cstring> #include "DTString.h" #include "LinkList.h" using namespace std; using namespace DTLib; template < int SIZE > class QueueSolution : public Object { protected: enum { N = SIZE + 2 }; struct Pos : public Object { Pos(int px = 0, int py = 0) : x(px), y(py) { } int x; int y; }; int m_chessboard[N][N]; Pos m_direction[3]; LinkList<Pos> m_solution; int m_count; void init() { m_count = 0; for(int i=0; i<N; i+=(N-1)) { for(int j=0; j<N; j++) { m_chessboard[i][j] = 2; m_chessboard[j][i] = 2; } } for(int i=1; i<=SIZE; i++) { for(int j=1; j<=SIZE; j++) { m_chessboard[i][j] = 0; } } m_direction[0].x = -1; m_direction[0].y = -1; m_direction[1].x = 0; m_direction[1].y = -1; m_direction[2].x = 1; m_direction[2].y = -1; } void print() { for(m_solution.move(0); !m_solution.end(); m_solution.next()) { cout << "(" << m_solution.current().x << ", " << m_solution.current().y << ") "; } cout << endl; for(int i=0; i<N; i++) { for(int j=0; j<N; j++) { switch (m_chessboard[i][j]) { case 0: cout << " "; break; case 1: cout << "#"; break; case 2: cout << "*"; break; } } cout << endl; } cout << endl; } bool check(int x, int y, int d) { bool flag = true; do { x += m_direction[d].x; y += m_direction[d].y; flag = flag && (m_chessboard[x][y] == 0); } while( flag ); return (m_chessboard[x][y] == 2); } void run(int j) { if( j <= SIZE ) { for(int i=1; i<=SIZE; i++) { if( check(i, j, 0) && check(i, j, 1) && check(i, j, 2) ) { m_chessboard[i][j] = 1; m_solution.insert(Pos(i, j)); run(j + 1); m_chessboard[i][j] = 0; m_solution.remove(m_solution.length() - 1); } } } else { m_count++; print(); } } public: QueueSolution() { init(); } void run() { run(1); cout << "Total: " << m_count << endl; } }; int main() { QueueSolution<8> qs; qs.run(); return 0; }
我们来看看运行结果
我们看到总共有 92 种解法。我们来看看四皇后,看看有多少种解法
我们看到总共有 2 种解法,如上图所示。通过今天对递归的学习,总结如下:1、程序运行后的栈存储区专供函数调用使用;2、栈存储区用于保存实参,局部变量,临时变量等;3、利用栈存储区能够方便的实现回溯算法;4、八皇后问题是栈回溯的经典应用。
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