下载文档原格式
递归课题：递归与回溯 目标：知识目标：递归概念与利用递归进行回溯 能力目标：回溯算法的应用 重点：回溯算法难点：回溯算法的理解 板书示意：1） 递归的理解2） 利用递归回溯解决实际问题（例14、例15、例16、例17、例18） 3） 利用回溯算法解决排列问题（例19）授课过程：什么是递归？先看大家都熟悉的一个民间故事：从前有座山，山上有座庙，庙里有一个老和尚在给小和尚讲故事，故事里说，从前有座山，山上有座庙，庙里有一个老和尚在给小和尚讲故事，故事里说……。
象这样，一个对象部分地由它自己组成，或者是按它自己定义，我们称之是递归。
例如，我们可以这样定义N!，N!=N*(N-1)!，因此求N!转化为求 (N-1)!。
这就是一个递归的描述。
因此，可以编写如下递归程序：program Factorial; varN: Integer; T: Longint;function Fac(N: Integer): Longint; beginif N = 0 then Fac := 1 else Fac := N * Fac(N - 1) end; beginWrite('N = '); Readln(N); T := Fac(N);Writeln('N! = ',T); end.⎩⎨⎧=>-=010)!1(*!n n n n n图13展示了N=3的执行过程。
由上述程序可以看出，递归是一个反复执行直到递归终止的过程。
设一个未知函数f ，用其自身构成的已知函数g 来定义：为了定义f(n)，必须先定义f(n-1)，为了定义f(n-1)，又必须先定义f(n-2) ，…，上述这种用自身的简单情况来定义自己的方式称为递归定义。
递归有如下特点：①它直接或间接的调用了自己。
②一定要有递归终止的条件，这个条件通常称为边界条件。
与递推一样，每一个递推都有其边界条件。
但不同的是，递推是由边界条件出发，通过递推式求f(n)的值，从边界到求解的全过程十分清楚；而递归则是从函数自身出发来达到边界条件，在通过边界条件的递归调用过程中，系统用堆栈把每次调用的中间结果（局部变量和返回地址）保存起来，直至求出递归边界值f(0)=a 。
回溯算法原理和几个常用的算法实例回溯算法是一种基于深度优先的算法，用于解决在一组可能的解中找到满足特定条件的解的问题。
其核心思想是按照特定的顺序逐步构造解空间，并通过剪枝策略来避免不必要的。
回溯算法的实现通常通过递归函数来进行，每次递归都尝试一种可能的选择，并在达到目标条件或无法继续时进行回溯。
下面介绍几个常用的回溯算法实例：1.八皇后问题：八皇后问题是一个经典的回溯问题，要求在一个8×8的棋盘上放置8个皇后，使得每个皇后都不能相互攻击。
即每行、每列和对角线上都不能有两个皇后。
通过在每一列中逐行选择合适的位置，并进行剪枝，可以找到所有满足条件的解。
2.0-1背包问题：0-1背包问题是一个经典的组合优化问题，要求在一组物品中选择一些物品放入背包，使得其总重量不超过背包容量，同时价值最大化。
该问题可以通过回溯算法进行求解，每次选择放入或不放入当前物品，并根据剩余物品和背包容量进行递归。
3.数独问题：数独问题是一个经典的逻辑推理问题，要求在一个9×9的网格中填入数字1-9，使得每行、每列和每个3×3的子网格中都没有重复数字。
该问题可以通过回溯算法进行求解，每次选择一个空格，并依次尝试1-9的数字，然后递归地进行。
4.字符串的全排列：给定一个字符串，要求输出其所有可能的排列。
例如，对于字符串"abc"，其所有可能的排列为"abc"、"acb"、"bac"、"bca"、"cab"和"cba"。
可以通过回溯算法进行求解，每次选择一个字符，并递归地求解剩余字符的全排列。
回溯算法的时间复杂度通常比较高，因为其需要遍历所有可能的解空间。
但是通过合理的剪枝策略，可以减少的次数，提高算法效率。
在实际应用中，可以根据具体问题的特点来设计合适的剪枝策略，从而降低算法的时间复杂度。
回溯算法的基本步骤第一篇嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊回溯算法的基本步骤。
第一步呢，就像是要出发去冒险，得先明确目标，知道自己到底要干啥。
比如说，是要找出所有可能的组合，还是要找到满足特定条件的那个唯一答案。
然后呀，咱们得给自己准备一个“背包”，这里面装的就是各种可能的选择。
可别小看这个背包，它可是咱的宝贝。
在这个过程中，还得随时记着自己走过的路。
要是不小心走岔了，还能找回来重新走。
有时候可能会觉得有点迷茫，怎么都找不到对的路。
别灰心，这就是回溯算法的魅力所在，不断尝试，总会有惊喜。
呀，一旦找到了目标，那就欢呼吧！感觉自己就像个超级英雄，成功完成了艰巨的任务。
怎么样，小伙伴们，是不是觉得回溯算法也没那么难啦？第二篇嗨喽！今天来和大家讲讲回溯算法的基本步骤哟！一开始呢，咱们得先把问题看清楚，心里有个底，知道要往哪个方向努力。
这就好比出门前要先搞清楚目的地是哪儿。
接着，就像整理自己的小抽屉一样，把所有可能的办法都整理出来，放在一起。
然后，勇敢地迈出第一步，挑一个办法试试看。
要是这个办法行得通，那就太棒啦，继续往前走。
可要是不行，别着急，赶紧换一个。
在尝试的过程中，要多留个心眼，记住自己试过哪些办法，别在同一个地方摔倒两次。
有时候可能会感觉像是在迷宫里打转，怎么都走不出去。
别害怕，咱们可以回头，重新选择其他的路。
而且呀，每走一步都要问问自己，离目标是不是更近了。
如果不是，那就要重新思考啦。
一直这样不断尝试，不断调整，说不定突然就找到那个完美的答案啦！是不是很有趣呢？好啦，这就是回溯算法的基本步骤，大家明白了吗？。
递归算法详解完整版递归算法是一种重要的算法思想，在问题解决中起到了很大的作用。
它通过将一个大问题划分为相同或类似的小问题，并将小问题的解合并起来从而得到大问题的解。
下面我们将详细介绍递归算法的定义、基本原理以及其应用。
首先，我们来定义递归算法。
递归算法是一种通过调用自身解决问题的算法。
它通常包括两个部分：基础案例和递归步骤。
基础案例是指问题可以被直接解决的边界情况，而递归步骤是指将大问题划分为较小问题并通过递归调用自身解决。
递归算法的基本原理是"自顶向下"的思维方式。
即从大问题出发，不断将问题划分为较小的子问题，并解决子问题，直到达到基础案例。
然后将子问题的解合并起来，得到原始问题的解。
递归算法的最大特点是简洁而优雅。
通过将复杂问题分解为简单问题的解决方式，可以大大减少代码的复杂程度，提高程序的效率和可读性。
但是递归算法也有一些缺点，包括递归深度的限制和复杂度的不确定性。
过深的递归调用可能导致栈溢出，而不合理的递归步骤可能导致复杂度过高。
递归算法有许多应用场景，我们来介绍其中一些典型的应用。
1.阶乘问题：计算一个数的阶乘。
递归算法可以通过将问题划分为更小的子问题来解决。
例如，n的阶乘可以定义为n乘以(n-1)的阶乘。
当n 等于1时，我们可以直接返回1作为基础案例。
代码如下：```int factorial(int n)if (n == 1)return 1;}return n * factorial(n - 1);```2.斐波那契数列问题：求斐波那契数列中第n个数的值。
斐波那契数列的定义是前两个数为1，然后从第三个数开始，每个数都是前两个数的和。
递归算法可以通过将问题划分为两个子问题来解决。
当n等于1或2时，直接返回1作为基础案例。
代码如下：```int fibonacci(int n)if (n == 1 ， n == 2)return 1;}return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);```3.二叉树问题：对于给定的二叉树，递归算法可以通过递归调用左子树和右子树的解来解决。
回溯与递归
回溯和递归都是算法中常用的概念，通常用于解决一些复杂的问题。
回溯（Backtracking）是一种试探性的算法思想，它可以在解
决问题的过程中进行“回溯”，即通过不断的尝试，找到一条解决问题的路径。
回溯算法通常应用于求解每一个可能的解，并对每一个解进行检查，最终找到一个满足条件的解。
回溯算法通常使用递归的方式实现，每次尝试一个可能的解，如果该解行不通，就回溯到前一步，再尝试另一个可能的解，直到找到一个满足条件的解。
递归（Recursion）是一种算法思想，它将问题的求解转化为
对自身的调用，通常包含一个或多个基准情况和一个或多个递归情况。
递归算法通常需要将问题分解成若干个子问题，然后递归求解每一个子问题的解，最终将子问题的解合并成原问题的解。
递归算法通常用于处理数据结构中的树、图、链表等结构，并可以方便地实现回溯算法。
总的来说，回溯算法是通过尝试所有可能的解来找到一个满足条件的解，而递归算法是通过逐层递归求解子问题的解，最终得到原问题的解。
在实际应用中，回溯算法和递归算法常常相互结合，并且可以通过剪枝等方式进行优化，提高算法的效率。
回溯法的几种算法框架回溯法是一种经典的求解问题的算法框架，通常用于解决组合优化、搜索和排列问题。
下面将介绍回溯法的几种常见算法框架。
1. 全排列问题：全排列问题是指对给定的一组数字或字符，求出所有可能的排列方式。
回溯法可以通过递归的方式实现。
首先选择一个初始位置，然后从剩余的数字中选择下一个位置，依次类推，直到所有位置都被填满。
当所有位置都填满时，得到一个排列。
随后继续回溯，在上一次选择的位置后面选择下一个数字，直到得到所有的排列。
2. 子集问题：子集问题是指对给定的一组数字或字符，求出所有可能的子集。
回溯法可以通过递归的方式实现。
从给定的集合中选择一个元素，可以选择将其添加到当前正在构建的子集中，也可以选择跳过。
递归地遍历所有可能的选择路径，直到得到所有的子集。
3. 组合问题：组合问题是指在给定的一组数字或字符中，取出若干个元素进行组合，求解出所有不重复的组合方式。
回溯法可以通过递归的方式实现。
从给定的集合中选择一个元素，将其添加到当前正在构建的组合中，然后以当前选择元素的下一个位置为起点，递归地构建后续的组合。
如果当前组合已经满足条件或者已经遍历完所有可能的位置，则回溯到上一次选择的位置，继续尝试其他可能的选择。
4. 搜索问题：搜索问题是指在给定的搜索空间中，找到满足特定条件的解。
回溯法可以通过递归的方式实现。
从初始状态开始，选择一个操作或移动方式，然后递归地探索所有可能的状态转移路径。
每次探索时，进行剪枝操作，排除一些不符合条件的状态。
当找到满足条件的解或搜索空间遍历完时，回溯到上一次选择的位置，继续探索其他可能的路径。
总结：回溯法是一种求解问题的经典算法框架，适用于组合优化、搜索和排列问题。
通过选择和回溯的方式，可以遍历所有可能的解空间，并找到满足特定条件的解。
在实际应用中，可以根据具体问题的特点，选择合适的算法框架和相应的优化策略，以提高算法的效率和准确性。
递归经典题目
递归是一种常用的算法技术，它可以用来解决许多经典问题。
以下是一些经典的递归问题：
1. 斐波那契数列：这是一个经典的递归问题，其中每个数字是前两个数字的和。
例如，斐波那契数列的前几个数字是 0、1、1、2、3、5、8、13、21 等。
2. 阶乘函数：这是一个计算一个数的阶乘的递归函数。
例如，5 的阶乘是 5 4 3 2 1 = 120。
3. 汉诺塔问题：这是一个经典的递归问题，其中有一些盘子需要从一根柱子移动到另一根柱子，每次只能移动一个盘子，并且不能将一个较大的盘子放在较小的盘子上面。
4. 二分搜索：这是一个在排序数组中查找特定元素的递归算法。
它首先将数组分成两半，然后根据目标值与中间元素的比较结果，选择另一半继续搜索。
5. 回溯算法：这是一种通过递归搜索所有可能解的算法，通常用于解决约束满足问题。
例如，排列组合问题、八皇后问题等。
6. 分治算法：这是一种将问题分解为更小的子问题，然后递归地解决这些子问题的算法。
例如，归并排序和快速排序等。
7. 动态规划：这是一种使用递归和备忘录（或称为记忆化）的方法，用于解决具有重叠子问题和最优子结构的问题。
例如，背包问题和最短路径问题等。
这些经典的递归问题涵盖了不同的应用领域和算法类型，可以通过学习和解决这些问题来提高自己的编程和算法技能。
递归回溯算法简介递归回溯算法是一种解决问题的算法思想，它通过不断地尝试所有可能的解决方案，并在每一步中进行回溯，即撤销上一步的选择，直到找到满足条件的解。
这种算法思想通常用于解决组合优化问题，如全排列、子集、背包等。
概念解析•递归：递归是指一个函数调用自身的过程。
在递归回溯算法中，递归函数通常用于尝试解决问题的每一步。
•回溯：回溯是指当无法继续前进时，回退到上一层的过程。
在递归回溯算法中，回溯通常用于撤销上一步的选择，以尝试其他可能的解决方案。
算法框架递归回溯算法的框架通常包括以下几个步骤：1.确定递归函数的输入参数和返回值：通常需要传入当前的状态和已经做出的选择，返回解决方案或最优解。
2.确定递归函数的终止条件：当满足终止条件时，停止继续递归，返回解决方案或最优解。
3.确定每一步的选择范围：根据实际情况，确定可以做出的选择范围。
4.根据选择范围，在每一步中进行递归调用：对每一个选择进行递归调用，尝试解决问题的下一步。
5.在每一步中进行回溯：如果当前选择导致无法继续前进，进行回溯，撤销上一步的选择，尝试其他可能的解决方案。
6.处理结果：根据实际需求，对每一个解决方案进行处理，如输出结果、更新最优解等。
应用场景递归回溯算法在很多问题中都有应用，特别是在组合优化问题中更为常见。
下面列举几个常见的应用场景：1. 全排列全排列是指将一组元素进行排列，列出所有可能的排列情况。
对于一个含有n个元素的集合，全排列的结果共有n!种可能。
算法思路：1.从集合中选择一个元素作为当前位置的元素。
2.使用递归算法求解剩余元素的全排列。
3.当集合中只剩下一个元素时，输出当前排列情况。
4.撤销上一步的选择，尝试其他可能的排列情况。
2. 子集子集是指在一个集合中，取出部分或全部元素形成的集合。
对于一个含有n个元素的集合，子集的结果共有2^n种可能。
算法思路：1.不选择当前元素，进入下一层递归。
2.选择当前元素，进入下一层递归。
第二节 回溯算法在一些问题求解进程中，有时发现所选用的试探性操作不是最佳选择，需退回一步，另选一种操作进行试探，这就是回溯算法。
例[6.6] 中国象棋半张棋盘如下，马自左下角往右上角跳。
现规定只许往右跳，不许往左跳。
比如下图所示为一种跳行路线。
编程输出所有的跳行路线，打印格式如下：<1> (0,0)—(1,2)—(3,3)—(4,1)—(5,3)—(7,2)—(8,4)112233445678解：按象棋规则，马往右跳行的方向如下表和图所示：方向x y①②③④01122-1-2xy①②③④1122-1-212水平方向用x 表示; 垂直方向用y 表示。
右上角点为x=8, y=4, 记为(8, 4) ; 用数组tt 存放x 方向能成行到达的点坐标;用数组t 存放y 方向能成行到达的点坐标;①以(tt(K), t(k))为起点，按顺序用四个方向试探，找到下一个可行的点(x1, y1); ②判断找到的点是否合理 (不出界)，若合理，就存入tt 和t 中;如果到达目的就打印，否则重复第⑴步骤;③如果不合理，则换一个方向试探，如果四个方向都已试过，就退回一步(回溯)，用未试过的方向继续试探。
重复步骤⑴;④如果已退回到原点，则程序结束。
Pascal 程序： Program Exam66;Const xx : array[1..4] of 1..2 =(1,2,2,1); yy : array[1..4] of -2..2=(2,1,-1,-2); Var p : integer ;t , tt : array[0..10] of integer ; procedure Prn(k : integer); Var i : integer ; Begininc(p); write(‘< ‘, p: 2, ’ > ‘, ’‘:4, ’0,0’);for i:=1 to k dowrite(‘— ( ‘, tt[ I ], ’, ’, t[ I ], ’)’ );writelnEnd;Procedure Sub(k: integer);Var x1, y1, i: integer;Beginfor I:=1 to 4 doBeginx1:=tt[k-1]+xx[ i ]; y1:=t[k-1]+yy[ i ];if not( (x1 > 8) or (y1 < 0) or (y1 > 4) ) thenBegintt[k]:=x1; t[k]=y1;if (y1=4) and (x1=8) then prn(k);sub(k+1);end;end;end;Beginp:=0; tt[0]:=0; t[0]:=0;sub(1);writeln( ‘ From 0,0 to 8,4 All of the ways are ’, p);readlnend.例[6.7] 输出自然数1到n所有不重复的排列，即n的全排列。
回溯算法原理和几个常用的算法实例回溯算法是一种通过不断尝试和回退的方式来进行问题求解的算法。
它的基本思想是在过程中，当发现当前的选择并不符合要求时，就进行回退，尝试其他的选择，直到找到符合要求的解或者遍历完所有可能的选择。
回溯算法通常用于问题求解中的和排列组合问题，比如求解八皇后问题、0-1背包问题、数独等。
下面将介绍几个常用的回溯算法实例。
1.八皇后问题：八皇后问题是指在一个8×8的国际象棋棋盘上，放置八个皇后，使得任意两个皇后都不在同一行、同一列或同一斜线上。
可以通过递归的方式依次尝试每一行的位置，并判断当前位置是否满足条件。
如果满足条件，则进入下一行尝试；否则回溯到上一行，并尝试其他的位置，直到找到解或遍历完所有的可能。
2.0-1背包问题：0-1背包问题是指在给定一组物品和一个容量为C的背包，每个物品都有自己的重量和价值，求解在不超过背包容量时，如何选择物品使得背包中物品的总价值最大。
可以通过递归的方式依次考察每个物品，并判断是否选择当前物品放入背包。
如果放入当前物品，则背包容量减小，继续递归考察下一个物品；如果不放入当前物品，则直接递归考察下一个物品。
直到遍历完所有物品或背包容量为0时，返回当前总价值。
3.数独问题：数独是一种通过填充数字的方式使得每一行、每一列和每一个九宫格内的数字都满足一定条件的谜题。
可以通过递归的方式依次尝试填充每一个空格，并判断当前填充是否符合条件。
如果符合条件，则继续递归填充下一个空格；如果不符合条件，则回溯到上一个空格，并尝试其他的数字，直到找到解或遍历完所有的可能。
回溯算法的时间复杂度一般较高，通常为指数级别。
因此，在实际应用中，可以结合剪枝等优化策略来提高算法的效率。
此外，回溯算法也可以通过非递归的方式进行实现，使用栈来存储当前的状态，从而避免递归带来的额外开销。
总之，回溯算法是一种非常有效的问题求解方法，通过不断尝试和回退，可以在复杂的空间中找到符合要求的解。
