2022/04/14

簡單輕鬆十分鐘學會 Recursion (遞迴) 刷 LeetCode

一、Recursion

1.1 基本觀念介紹


遞迴就是在函式之中呼叫函式自己本身,本質上是將複雜的問題,拆分成具有相同性質的子問題,進而解決問題的方法。


一個基本的遞迴函式一定要有:

  • 終止條件 (基本條件)

  • 遞迴條件 (呼叫自己的條件)


如果沒有終止條件,就會無限循環直到當掉。




範例 1 : 假設輸入一個正整數 n,求 1 + 2 + … + n 的總和


我們可以很直覺的使用迭代 (迴圈) 的方式,將所有數字累加在一起。



但因為這個問題能拆成有規律的數個小問題,

如輸入正整數 2 → 1 + 2 = 3

輸入正整數 3 → 1 + 2 + 3 = 6


所以這時候就可以使用遞迴來計算。


Time complexity 是 O(n),Space complexity 是 O(1)




範例 2 : 階層運算,假設給一個正整數 n,n! = (n - 1) * (n - 2) …* 3 * 2 * 1


Time complexity 是 O(n),Space complexity 是 O(1)。



範例 3 : Fibonacci 費波那契數列 (費氏數列)

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, …

給予 n,請求  f(n)。


每個數字都是前兩個的總和

  • 第 0 項  f(0) = 0

  • 第 1 項  f(1) = 1

  • 第 3 項  f(2) + f(1)  = 2

  • 第 n 項  f(n) = f(n - 1) + f(n - 2) 




但這裡的 Time complexity 是 O(2^n),Space complexity 是 O(n)

因為假設求 fibonacci (5),會看到有不斷被重複運算的值如 f(0), f(1), f(2) 等等;

為了降低 Time complexity 可以建立一個 cache 去存已經計算過的值。


 (https://www.wongwonggoods.com/school-notes/algorithm/dynamic-programming/)

 

這樣 Time complexity 就會是 O(n),Space complexity 是 O(n)。





1.2 遞迴和迭代(迴圈)比較


遞迴

  • 呼叫 stack 是有大小限制的,當過多的函式呼叫導致無法容納這些呼叫的位址,就會發生堆疊溢位 (stack overflow)

  • 遞迴執行效率較迴圈慢,因為需要進行函式呼叫



迭代(迴圈)

  • 迭代(迴圈) 的程式碼較遞迴來的冗長





1.3 實際運用範例


只要是大問題可以拆解成小問題的狀況都可以用 recursion,

在 binary tree 蠻常用到 recursion。







二、題目整理


之前的參考文章沒有蒐集常出現之 recursion 的問題,因為常和 binary tree 一起考,
你可以直接上 LeetCode 搜尋 tag;

或是先參考 Tree & Binary tree &  Binary search tree  (樹 & 二元樹 & 二元搜尋樹) 講解,附題目連結整理表下載常出現之 LeetCode 題目整理如果不知道 tree 是什麼,先等之後介紹再回來解相關題目囉。

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