JavaSE面试题——方法的递归与迭代

Posted 2021-10-16 张起灵-小哥

1.Go！！！

编程题：有n步台阶，每次只能走一步或者走两步，则共有多少种不同的走法？

这个问题了话，我能想到的就是两种方法：1.递归；2.迭代。

这二者的区别在于：方法调用自身称为递归；利用变量的原值推出新值称为迭代。

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2.递归

• n=0：没意义，台阶数不可能小于1。
• n=1：只能走一步直接到位，f(1)=1。
• n=2：①1+1；②2；f(2)=2。
• n=3：①1+1+1；②1+2；③2+1；f(3)=3 = f(2) + f(1)。
• n=4：①1+1+1+1；②1+2+1；③1+1+2；④2+1+1；⑤2+2；f(4)=5 = f(3) + f(2)。
• n=5：①1+1+1+1+1；②1+2+1+1；③1+1+2+1；④2+1+1+1；⑤1+1+1+2；⑥1+2+2；⑦2+1+2；⑧2+2+1；f(5)=8 = f(4) + f(3)。
• ......
• n=x：f(x) = f(x-1) + f(x-2)

规律已经可以看出来了，从n=3开始，后面的每一项都等于它对应的前两项之和。

这里想说一下，不要说这个就是斐波那契数列，斐波那契数列的前几项是 0、1、1、2、3、5、8......，你们学过斐波那契数列吗？和这个一样吗？？？合适的说法还是类似于斐波那契数列。（不要说这就是斐波那契数列，让别人听了误以为真，忽略了斐波那契数列前面还有两项0和1，数学的奇妙之处就在于严谨。你也别扯什么这是计算机不是什么数学，你仔细想想计算机是不是基于数学的？它们二者谁先诞生？）

import java.util.Scanner;

/**
 *
 */
public class Step1 {

    public static long f(long n) {
        if (n < 1) {
            throw new IllegalArgumentException("台阶数n不能小于1");
        }
        if (n == 1 || n == 2) {
            return n;
        }
        return f(n-1) + f(n-2);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        long start = System.currentTimeMillis();
        long n = scanner.nextLong();
        System.out.println(f(n));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("程序运行总耗时: " + (end - start));
    }

}

---

3.迭代

这里首先我们需要三个临时变量one、two、result，其中one保存的是最后走一步的情况，two保存的是最后走两步的情况，result是最终的结果。

• n=0：没意义，台阶数不可能小于1。
• n=1：只能走一步直接到位，f(1)=1。
• n=2：①1+1；②2；f(2)=2。
• n=3：①先到达f(1)，然后从f(1)直接走两步到达，即此时f(1)=two；②先到达f(2)，然后从f(2)直接走一步到达，即此时f(2)=one；所以f(3)=one + two。
• n=4：当n=3时，two表示最后走两步的情况，而当n=4，台阶数多了一阶，这个时候n=3时的那个one（最后走一步）就变成了最后要走两步，即 two = one；

而n=3时的那个one表示最后走一步的情况，此时n=4，台阶数多了一阶，这个时候n=3时的那个result（最终结果）就变成了最后要走一步，即 one = result。

import java.util.Scanner;

/**
 *
 */
public class Step2 {

    public static long f(long n) {
        if (n < 1) {
            throw new IllegalArgumentException("台阶数n不能小于1");
        }
        if (n == 1 || n == 2) {
            return n;
        }

        long one = 2; //初始化为走到第二级台阶的走法（保存最后走一步）
        long two = 1; //初始化为走到第一级台阶的走法（保存最后走两步）
        long result = 0;

        for (long i = 3; i <= n; i++) {
            //最后走一步 + 最后走两步的走法
            result = one + two;
            two = one;
            one = result;
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        long start = System.currentTimeMillis();
        long n = scanner.nextLong();
        System.out.println(f(n));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("程序运行总耗时: " + (end - start));
    }

}

最终对比递归和迭代来看：

递归：

• 优点：大问题转化为小问题，可以减少代码量，同时代码精简，可读性好。
• 缺点：递归调用浪费了空间，而且递归太深容易造成堆栈的溢出。

迭代：

• 优点：代码运行效率好，因为时间只因循环次数增加而增加，而且没有额外的空间开销。
• 缺点：代码比递归要复杂，同时可读性不如递归。