Tutorial Mendalam tentang Rekursi dalam Java Ini Menerangkan apa itu Rekursi dengan Contoh, Jenis dan Konsep Berkaitan. Ia juga meliputi Rekursi Vs Lelaran:
Daripada tutorial kami yang terdahulu di Jawa, kami telah melihat pendekatan berulang di mana kami mengisytiharkan gelung dan kemudian melintasi struktur data secara berulang dengan mengambil satu elemen di satu masa.
Kami juga telah melihat aliran bersyarat di mana sekali lagi kami menyimpan satu pembolehubah gelung dan mengulangi sekeping kod sehingga pembolehubah gelung memenuhi syarat. Apabila ia berkaitan dengan panggilan fungsi, kami turut meneroka pendekatan berulang untuk panggilan fungsi.
Dalam tutorial ini, kita akan membincangkan pendekatan yang berbeza untuk pengaturcaraan iaitu pendekatan Rekursif.
Apakah Rekursi Dalam Java?
Rekursi ialah proses yang mana fungsi atau kaedah memanggil dirinya berulang kali. Fungsi yang dipanggil berulang kali sama ada secara langsung atau tidak langsung dipanggil "fungsi rekursif".
Kita akan melihat pelbagai contoh untuk memahami rekursi. Sekarang mari lihat sintaks rekursi.
Sintaks Rekursi
Sebarang kaedah yang melaksanakan Rekursi mempunyai dua bahagian asas:
- Panggilan kaedah yang boleh memanggil dirinya sendiri iaitu rekursif
- Prasyarat yang akan menghentikan rekursi.
Perhatikan bahawa prasyarat diperlukan untuk sebarang kaedah rekursif kerana, jika kita tidak melakukannya memecahkanrekursi maka ia akan terus berjalan tanpa had dan mengakibatkan limpahan tindanan.
Sintaks umum rekursi adalah seperti berikut:
methodName (T parameters…) { if (precondition == true) //precondition or base condition { return result; } return methodName (T parameters…); //recursive call } Perhatikan bahawa prasyarat juga dipanggil keadaan asas. Kami akan membincangkan lebih lanjut tentang keadaan asas dalam bahagian seterusnya.
Memahami Rekursi Dalam Java
Dalam bahagian ini, kami akan cuba memahami proses rekursi dan melihat bagaimana ia berlaku. Kita akan belajar tentang keadaan asas, limpahan tindanan dan melihat cara masalah tertentu boleh diselesaikan dengan rekursif dan butiran lain seperti itu.
Keadaan Asas Rekursif
Semasa menulis atur cara rekursif, kita harus mula-mula sediakan penyelesaian untuk kes asas. Kemudian kita menyatakan masalah yang lebih besar dari segi masalah yang lebih kecil.
Sebagai contoh , kita boleh mengambil masalah klasik untuk mengira faktorial nombor. Diberi nombor n, kita perlu mencari faktorial bagi n yang dilambangkan dengan n!
Sekarang mari kita laksanakan atur cara untuk mengira n faktorial (n!) menggunakan rekursi.
public class Main{ static int fact(int n) { if (n == 1) // base condition return 1; else return n*fact(n-1); } public static void main(String[] args) { int result = fact(10); System.out.println("10! = " + result); } }Output
Dalam atur cara ini, kita dapat melihat bahawa keadaan (n=1) ialah keadaan asas dan apabila keadaan ini dicapai, fungsi mengembalikan 1 Bahagian lain fungsi ialah panggilan rekursif. Tetapi setiap kali kaedah rekursif dipanggil, n dikurangkan sebanyak 1.
Oleh itu kita boleh membuat kesimpulan bahawa akhirnya nilai n akan menjadi 1 atau kurang daripada 1 dan pada masa inititik, kaedah akan mengembalikan nilai 1. Keadaan asas ini akan dicapai dan fungsi akan berhenti. Ambil perhatian bahawa nilai n boleh menjadi apa sahaja asalkan ia memenuhi syarat asas.
Penyelesaian Masalah Menggunakan Rekursi
Idea asas di sebalik penggunaan rekursi adalah untuk menyatakan masalah yang lebih besar dari segi masalah yang lebih kecil. Selain itu, kita perlu menambah satu atau lebih syarat asas supaya kita boleh keluar daripada rekursi.
Ini telah ditunjukkan dalam contoh faktorial di atas. Dalam program ini, kami menyatakan n faktorial (n!) dari segi nilai yang lebih kecil dan mempunyai keadaan asas (n =1) supaya apabila n mencapai 1, kami boleh berhenti daripada kaedah rekursif.
Ralat Limpahan Tindanan Dalam Rekursi
Kami sedar bahawa apabila sebarang kaedah atau fungsi dipanggil, keadaan fungsi disimpan pada tindanan dan diambil semula apabila fungsi kembali. Tindanan digunakan untuk kaedah rekursif juga.
Tetapi dalam kes rekursi, masalah mungkin berlaku jika kita tidak mentakrifkan keadaan asas atau apabila keadaan asas entah bagaimana tidak dicapai atau dilaksanakan. Jika keadaan ini berlaku maka limpahan tindanan mungkin timbul.
Mari kita pertimbangkan contoh tatatanda faktorial di bawah.
Di sini kami telah memberikan syarat asas yang salah, n==100.
public class Main { static int fact(int n) { if (n == 100) // base condition resulting in stack overflow return 1; else return n*fact(n-1); } public static void main(String[] args) { int result = fact(10); System.out.println("10! = " + result); } }Jadi apabila n > 100 kaedah akan mengembalikan 1 tetapi rekursi tidak akan berhenti. Nilai n akan terus berkurangan selama-lamanya seperti yang adatiada syarat lain untuk menghentikannya. Ini akan berterusan sehingga timbunan melimpah.
Kes lain ialah apabila nilai n 100. Dalam kes ini, kaedah ini juga tidak akan melaksanakan keadaan asas dan mengakibatkan limpahan tindanan.
Contoh Rekursi Dalam Java
Dalam bahagian ini, kami akan melaksanakan contoh berikut menggunakan rekursi.
#1) Siri Fibonacci Menggunakan Rekursi
Siri Fibonacci diberikan oleh,
1,1,2,3,5,8,13,21, 34,55,…
Jujukan di atas menunjukkan bahawa unsur semasa ialah hasil tambah dua unsur sebelumnya. Selain itu, elemen pertama dalam siri Fibonacci ialah 1.
Jadi secara amnya jika n ialah nombor semasa, maka ia diberikan oleh hasil tambah (n-1) dan (n-2). Memandangkan elemen semasa dinyatakan dari segi elemen sebelumnya, kita boleh menyatakan masalah ini menggunakan rekursi.
Program untuk melaksanakan siri Fibonacci diberikan di bawah:
public class Main { //method to calculate fibonacci series static int fibonacci(int n) { if (n = 1) { return n; } return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2); } public static void main(String[] args) { int number = 10; //print first 10 numbers of fibonacci series System.out.println ("Fibonacci Series: First 10 numbers:"); for (int i = 1; i = number; i++) { System.out.print(fibonacci(i) + " "); } } } Output
#2) Semak Sama ada Nombor Adalah Palindrom Menggunakan Rekursi
Palindrom ialah urutan yang sama apabila kita membacanya dari kiri ke kanan atau kanan ke kiri.
Memandangkan nombor 121, kita dapati apabila kita membacanya dari kiri ke kanan dan kanan ke kiri, ia adalah sama. Oleh itu nombor 121 ialah palindrom.
Mari kita ambil nombor lain, 1242. Apabila kita membacanya dari kiri ke kanan ia adalah 1242 dan apabila dibaca dari kanan ke kiri ia berbunyi sebagai 2421. Oleh itu, ini bukan palindrom.
Kamilaksanakan atur cara palindrom dengan menterbalikkan digit nombor dan bandingkan secara rekursif nombor yang diberikan kepada perwakilan terbaliknya.
Atur cara di bawah melaksanakan atur cara untuk menyemak palindrom.
import java.io.*; import java.util.*; public class Main { // check if num contains only one digit public static int oneDigit(int num) { if ((num >= 0) && (num 10)) return 1; else return 0; } //palindrome utility function public static int isPalindrome_util (int num, int revNum) throws Exception { // base condition; return if num=0 if (num == 0) { return revNum; } else { //call utility function recursively revNum = isPalindrome_util(num / 10, revNum); } // Check if first digit of num and revNum are equal if (num % 10 == revNum % 10) { // if yes, revNum will move with num return revNum / 10; } else { // exit throw new Exception(); } } //method to check if a given number is palindrome using palindrome utility function public static int isPalindrome(int num) throws Exception { if (num 0) num = (-num); int revNum = (num); return isPalindrome_util(num, revNum); } public static void main(String args[]) { int n = 1242; try { isPalindrome(n); System.out.println("Yes, the given number " + n + " is a palindrome."); } catch (Exception e) { System.out.println("No, the given number " + n + " is not a palindrome."); } n = 1221; try { isPalindrome(n); System.out.println("Yes, the given number " + n + " is a palindrome."); } catch (Exception e) { System.out.println("No, the given number " + n + " is not a palindrome."); } } }Output
#3) Reverse String Recursion Java
Memandangkan rentetan “Hello” kita perlu membalikkannya supaya rentetan terhasil ialah “olleH”.
Ini dilakukan menggunakan rekursi. Bermula dari aksara terakhir dalam rentetan, kami mencetak setiap aksara secara rekursif sehingga semua aksara dalam rentetan itu habis.
Atur cara di bawah menggunakan rekursi untuk membalikkan rentetan yang diberikan.
class String_Reverse { //recursive method to reverse a given string void reverseString(String str) { //base condition; return if string is null or with 1 or less character if ((str==null)||(str.length() = 1)) System.out.println(str); else { //recursively print each character in the string from the end System.out.print(str.charAt(str.length()-1)); reverseString(str.substring(0,str.length()-1)); } } } class Main{ public static void main(String[] args) { String inputstr = "SoftwareTestingHelp"; System.out.println("The given string: " + inputstr); String_Reverse obj = new String_Reverse(); System.out.print("The reversed string: "); obj.reverseString(inputstr); } } Output
#4) Rekursi Java Carian Binari
Algoritma carian binari ialah algoritma yang terkenal untuk carian. Dalam algoritma ini, memandangkan tatasusunan n elemen yang disusun, kami mencari tatasusunan ini untuk elemen utama yang diberikan. Pada mulanya, kami membahagikan tatasusunan kepada dua bahagian dengan mencari elemen pertengahan tatasusunan.
Kemudian bergantung pada sama ada pertengahan utama kami mengehadkan carian kami pada separuh pertama atau kedua tatasusunan. Dengan cara ini proses yang sama diulang sehingga lokasi elemen utama ditemui.
Kami akan melaksanakan algoritma ini menggunakan rekursi di sini.
import java.util.*; class Binary_Search { // recursive binary search int binarySearch(int numArray[], int left, int right, int key) { if (right >= left) { //calculate mid of the array int mid = left + (right - left) / 2; // if the key is at mid, return mid if (numArray[mid] == key) return mid; // if key key) return binarySearch(numArray, left, mid - 1, key); // Else recursively search in the right subarray return binarySearch(numArray, mid + 1, right, key); } // no elements in the array, return -1 return -1; } } class Main{ public static void main(String args[]) { Binary_Search ob = new Binary_Search(); //declare and print the array int numArray[] = { 4,6,12,16,22}; System.out.println("The given array : " + Arrays.toString(numArray)); int len = numArray.length; //length of the array int key = 16; //key to be searched int result = ob.binarySearch(numArray, 0, len - 1, key); if (result == -1) System.out.println("Element " + key + " not present"); else System.out.println("Element " + key + " found at index " + result); } } Output
#5) Cari Nilai Minimum Dalam Tatasusunan Menggunakan Rekursi
Menggunakan rekursi kita juga boleh mencari nilai minimum dalam tatasusunan.
TheProgram Java untuk mencari nilai minimum dalam tatasusunan diberikan di bawah.
import java.util.*; class Main { static int getMin(int numArray[], int i, int n) { //return first element if only one element or minimum of the array elements return (n == 1) ? numArray[i] : Math.min(numArray[i], getMin(numArray,i + 1 , n - 1)); } public static void main(String[] args) { int numArray[] = { 7,32,64,2,10,23 }; System.out.println("Given Array : " + Arrays.toString(numArray)); int n = numArray.length; System.out.print("Minimum element of array: " + getMin(numArray, 0, n) + "\n"); } }Output
Ini adalah beberapa contoh rekursi. Selain daripada contoh ini, banyak masalah lain dalam perisian boleh dilaksanakan menggunakan teknik rekursif.
Jenis Rekursif
Rekursi adalah dua jenis berdasarkan masa panggilan dibuat ke kaedah rekursif.
Ia adalah:
#1) Rekursif Ekor
Apabila panggilan ke kaedah rekursif ialah pernyataan terakhir dilaksanakan di dalam kaedah rekursif, ia dipanggil "Rekursi Ekor".
Dalam rekursi ekor, pernyataan panggilan rekursif biasanya dilaksanakan bersama-sama dengan pernyataan pulangan kaedah tersebut.
sintaks umum untuk rekursi ekor diberikan di bawah:
methodName ( T parameters…){ { if (base_condition == true) { return result; } return methodName (T parameters …) //tail recursion } #2) Rekursi Kepala
Rekursi kepala ialah sebarang pendekatan rekursif yang bukan rekursi ekor. Jadi rekursi am pun adalah rekursi hadapan.
Sintaks rekursi kepala adalah seperti berikut:
methodName (T parameters…){ if (some_condition == true) { return methodName (T parameters…); } return result; } Rekursi Vs Lelaran Dalam Java
| Rekursi | Lelaran |
|---|---|
| Rekursi ialah proses di mana kaedah memanggil dirinya berulang kali sehingga syarat asas dipenuhi. | Lelaran ialah proses di mana sekeping kod berulang kali dilaksanakan untuk beberapa kali terhingga atau sehingga syarat dipenuhi. |
| Adakah aplikasi untuk fungsi. | Adalah terpakai untuk gelung. |
| Berfungsi dengan baik untuksaiz kod yang lebih kecil. | Berfungsi dengan baik untuk saiz kod yang lebih besar. |
| Menggunakan lebih banyak memori kerana setiap panggilan rekursif ditolak ke tindanan | Memori yang agak kurang digunakan. |
| Sukar untuk nyahpepijat dan diselenggara | Lebih mudah untuk nyahpepijat dan diselenggara |
| Menghasilkan limpahan tindanan jika pangkalan syarat tidak ditentukan atau tidak dicapai. | Boleh dilaksanakan tanpa terhingga tetapi akhirnya akan menghentikan pelaksanaan dengan sebarang ralat memori |
| Kerumitan masa sangat tinggi. | Kerumitan masa secara relatifnya berada di bahagian bawah. |
Soalan Lazim
S #1) Bagaimanakah Rekursi berfungsi dalam Java?
Jawapan: Dalam rekursi, fungsi rekursif memanggil dirinya berulang kali sehingga keadaan asas dipenuhi. Memori untuk fungsi yang dipanggil ditolak ke timbunan di bahagian atas memori untuk fungsi panggilan. Untuk setiap panggilan fungsi, salinan pembolehubah tempatan yang berasingan dibuat.
S #2) Mengapa Rekursi digunakan?
Jawapan: Rekursi digunakan untuk menyelesaikan masalah yang boleh dipecahkan kepada yang lebih kecil dan keseluruhan masalah boleh dinyatakan dari segi masalah yang lebih kecil.
Rekursi juga digunakan untuk masalah yang terlalu kompleks untuk diselesaikan menggunakan pendekatan berulang. Selain masalah yang kerumitan masa tidak menjadi isu, gunakan rekursi.
S #3) Apakah faedahRekursi?
Jawapan:
Faedah Rekursi termasuk:
- Rekursi mengurangkan panggilan berlebihan fungsi.
- Rekursi membolehkan kami menyelesaikan masalah dengan mudah jika dibandingkan dengan pendekatan berulang.
S #4) Mana satu yang lebih baik – Rekursi atau Lelaran?
Jawapan: Rekursi membuat panggilan berulang sehingga fungsi asas dicapai. Oleh itu, terdapat overhed memori kerana memori untuk setiap panggilan fungsi ditolak ke tindanan.
Lelaran sebaliknya tidak mempunyai overhed memori yang banyak. Pelaksanaan rekursi adalah lebih perlahan daripada pendekatan berulang. Rekursi mengurangkan saiz kod manakala pendekatan berulang menjadikan kod besar.
S #5) Apakah Kelebihan Rekursi berbanding Lelaran?
Jawapan:
- Rekursi menjadikan kod lebih jelas dan pendek.
- Rekursi adalah lebih baik daripada pendekatan berulang untuk masalah seperti Menara Hanoi, pokok traversals, dsb.
- Memandangkan setiap panggilan fungsi mempunyai memori yang ditolak ke tindanan, Rekursi menggunakan lebih banyak memori.
- Prestasi rekursi adalah lebih perlahan daripada pendekatan berulang.
Kesimpulan
Rekursi ialah konsep yang sangat penting dalam perisian tanpa mengira bahasa pengaturcaraan. Rekursi kebanyakannya digunakan dalam menyelesaikan masalah struktur data seperti menara Hanoi, traversal pokok, senarai terpaut, dll. Walaupun memerlukan lebih banyak memori,rekursi menjadikan kod lebih mudah dan jelas.
Kami telah meneroka semua tentang Rekursi dalam tutorial ini. Kami juga telah melaksanakan banyak contoh pengaturcaraan untuk pemahaman yang lebih baik tentang konsep.