这个递归是如何工作的?
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【中文标题】这个递归是如何工作的?【英文标题】:How does this recursion work? 【发布时间】:2013-03-20 16:26:21 【问题描述】:这是一个来自 Eloquent javascript 的示例:
从数字 1 开始,反复加 5 或 乘以 3,可以产生无限数量的新数字。 你将如何编写一个函数,给定一个数字,试图找到一个 产生该数字的加法和乘法序列?
我无法理解这里的递归是如何工作的,想知道是否有人可以多次写出 find 是如何被调用的或其他一些解释。
function findSequence(goal)
function find(start, history)
if (start == goal)
return history;
else if (start > goal)
return null;
else
return find(start + 5, "(" + history + " + 5)") ||
find(start * 3, "(" + history + " * 3)");
return find(1, "1");
console.log(findSequence(24)); // => (((1 * 3) + 5) * 3)
【问题讨论】:
注意||
- 它将递归(最多)两个路径,但只使用返回值的路径的结果(也就是说,它不不要超过目标)。不,我不会写出来(其他人也不应该,IMOHO),因为你可以写出来。它看起来像什么?
如果要查看序列,只需使用console.log()
。这里是an example,虽然我使用了document.write
。您应该使用控制台。
另见A clearer explanation for recursion and flow of execution in JavaScript?和Javascript recursion from Eloquent Javascript
【参考方案1】:
此函数从 1 开始,然后尝试将其加 5 或将其乘以 3。如果等于目标,则函数终止并打印出找到的表达式。如果没有,它会使用该级别的值递归调用自身,直到找到匹配项或直到值变得过高。
这有帮助吗?
【讨论】:
【参考方案2】:有人可以写出几次 find 是如何被调用的。
给你:
find(1, "1") -> find(3, "(1 * 3)")
-> find(8, "((1 * 3) + 5)")
-> find(24, "(((1 * 3) + 5) * 3)")
【讨论】:
【参考方案3】:简单来说,只要没有达到goal
的值,find(start,goal)
就会被递归调用。在每次调用中,当前数字将乘以 3 或增加 5。history
变量存储执行操作的字符串。当前操作在每次迭代中都附加到该字符串。
解释:
function findSequence(goal)
// This inner function will be called recursively.
// 'history' is a string with the current operations "stack"
function find(start, history)
if (start == goal) // if goal is achieved, simply return the result
// ending the recursion
return history;
else if (start > goal) // return null to end the recursion
return null;
else
// One of the 'find' calls can return null - using ||
// ensures we'll get the right value.
// Null will be returned if 'start+5' or 'start*3' is
// greater than our 'goal' (24 in your example).
// The following line is where a recursion happens.
return find(start + 5, "(" + history + " + 5)") ||
find(start * 3, "(" + history + " * 3)");
// Start with '1'
return find(1, "1");
【讨论】:
【参考方案4】:像二叉树一样想象加 5 和乘以 3 的无限组合。顶部是最容易计算的数字,1
(实际上是“无需步骤”的答案)。下一层左侧是1+5
,右侧是1*3
。在每个级别,方程都会解析为一个新值(具有更复杂的历史)。这个等式在该树中导航,直到找到一个等于goal
的节点。如果树的分支上的节点产生的值大于您的目标,则它返回 null (从而停止该分支的进一步回避,这是因为这两个操作都只会增加该值,因此一旦您最终大于没有点继续查找),如果一个节点的值等于目标,那么它作为答案返回(连同它用来到达那里的路径)。当值小于时,两条路径都可能保留答案,因此它在每个路径上调用 find。这就是 JavaScript 的“真实”布尔逻辑的用武之地。通过使用 ||
(OR) 运算符,JavaScript 将首先查看树的 +5
一侧。如果返回 0 或 null,则将执行另一个调用(向下查看 *3
)。如果任何返回的计算结果为非 false
值,则它将返回堆栈并结束搜索。
【讨论】:
【参考方案5】:该函数使用backtracking 运行一个相当简单的brute force search:在每个调用级别它尝试将5
添加到数字,并查看是否从结果数字开始让您到达目标。如果是,则返回结果;否则,该数字将乘以3
,然后从该新数字继续搜索目标。随着递归的进行,产生数字的表达式的文本表示被传递到下一个调用级别。
14
的搜索过程如下:
(1, "1")
(5, "1+5")
(10, "(1+5)+5")
(15, "((1+5)+5)+5") <<= Fail
(30, "((1+5)+5)*3") <<= Fail
(15, "(1+5)*3") <<= Fail
(3, "1*3")
(8, "(1*3)+5")
(13, "((1*3)+5)+5")
(18, "(((1*3)+5)+5)+5") <<= Fail
(39, "(((1*3)+5)+5)*3") <<= Fail
(24, "((1*3)+5)*3") <<= Fail
(9, "(1*3)*3")
(14, "((1*3)*3)+5) <<= Success!
【讨论】:
感谢您分解步骤,这对我有帮助。 您似乎在暗示这是在搜索14
的结果时所采取的步骤的表示。是这样吗?
@amnotiam 你说得对,我不知何故从times three
开始,而不是plus five
。我更改了顺序以匹配正在发生的事情。【参考方案6】:
find
的主体有三个退出路径,两个对应于停止递归的条件,一个对应于递归:
if (start == goal)
return history; // stop recursion: solution found
else if (start > goal)
return null; // stop recursion: solution impossible
else
// ...
第三条路径实际上是一个“分支”,因为它递归了两次(一次尝试加法,一次尝试乘法):
return find(start + 5, "(" + history + " + 5)") ||
find(start * 3, "(" + history + " * 3)");
那么这里发生了什么?
首先,请注意,这两个find
调用中的每一个都将评估为非空字符串(操作历史记录)或null
。由于非空字符串是“真”值,而null
是“假”值,我们通过将它们与||
运算符连接来利用这一点;如果它为真,则此运算符对它的第一个操作数求值,否则对第二个操作数求值。
这意味着将首先评估第一个递归分支 (+5)。如果有一个以加 5 开始并达到目标的操作序列,则返回该序列的描述。否则,如果有一个以乘以 3 开始并达到目标的序列,则将返回该历史的描述。
如果无法达到目标,则返回值将是第二个分支生成的null
。
【讨论】:
【参考方案7】:了解这一点的最佳方法是在 JavaScript 调试器中跟踪代码。
你以前用过调试器吗?这真的很有趣,很有启发性,也很容易。
只需在您希望代码停止的位置添加debugger;
语句。一个好地方就在你打电话给findSequence()
之前:
debugger;
console.log(findSequence(24));
现在在打开开发者工具的情况下在 Chrome 中加载您的页面。您的代码将停在debugger;
行。找到让您进入代码的按钮(在 Watch Expressions 面板的右上方)。单击该按钮进入findSequence()
呼叫。每次点击它都会进入下一行代码,包括进入每个递归调用。
当代码停止时,您可以将鼠标悬停在任何变量上以查看它,或查看右侧面板中的变量。还有一个调用堆栈可以准确地显示你在递归调用中的位置。
我相信有人可以向您解释递归,但如果您通过在调试器中逐步执行代码来实际体验它,您会学到更多。
【讨论】:
【参考方案8】:如果你去掉漂亮的打印内容,代码会更容易阅读:
function findSequence(goal)
function find(start)
if (start == goal)
return true;
else if (start > goal)
return false;
else
return find(start + 5) || find(start * 3);
return find(1);
外部函数findSequence
动态创建一个名为find
的新 函数,其中goal
取自父函数的范围。为了清楚起见,您可以像这样重写它:
function findSequence(start, goal)
if (start == goal)
return true;
else if (start > goal)
return false;
else
return findSequence(start + 5, goal) || findSequence(start * 3, goal);
现在,您可以更清楚地看到发生了什么。递归步骤在最后的return
语句中,它在每一步都尝试start + 5
和start * 3
,并选择最终返回true
的分支。
手动遵循findSequence(1, 23)
的逻辑,你就会明白它是如何工作的。
【讨论】:
【参考方案9】:让我们留下历史参数,我们稍后再谈。
递归扩展到所有可能的操作。
它以 1
的值作为 start
开头。
我们首先检查我们是否到达了目的地:goal
,如果到达则返回true
,这意味着我们走的路是正确的。
其次,我们问 - 我们是否越界 (goal
)?如果我们这样做了,我们应该返回false
,因为这条路径对我们没有帮助。
否则,让我们尝试两种可能性(我们使用 OR,因为我们至少需要一种):
调用相同的函数,但将start
设置为start + 5
调用相同的函数,但将start
设置为start * 3
历史变量保持我们采取的步骤。因此,如果函数调用识别出start == goal
,它就会返回它。
【讨论】:
【参考方案10】:goal
是你的目标,它设置为 24
goal == 24
现在我们有了这个内部函数find()
,它检查start
是否等于24;它不是。
它还会检查 start 是否大于 24 这也不正确,
find(1 "1")
1 == 24 //false
1 > 24 //false
所以它会再次调用 find 的 else 语句,这是来自 else if()
的空值的来源。如果返回为空,则它调用 ||直到最终找到正确答案为止。
return find(6, "(1 + 5)")
find(11, "((1 + 5) + 5)")
find(16, "(((1 + 5) + 5) +5)")
find(21, "((((1+5) + 5) + 5) +5)")
//next one returns null!
//tries * by 3 on 21, 16, and 11 all return null
所以它切换到 ||
return find(3, "(1 * 3)")
find(8, "((1 * 3) +5)")
//some calls down +5 path but that returns null
find(24, "(((1 * 3) + 5) * 3)")
终于!我们有一个真正的回报,我们已经记录了我们在历史变量中所走的路径。
【讨论】:
【参考方案11】:您只需创建调用树即可解决此问题:
findSequence(24)
find(1, "1")
find(1 + 5, "(1 + 5)")
find(6 + 5, "((1 + 5) + 5)")
find(11 + 5, "(((1 + 5) + 5) + 5)"
find(16 + 5, "((((1 + 5) + 5) + 5) + 5)"
find(21 + 5, "(((((1 + 5) + 5) + 5) + 5) + 5)"
start > goal: return null
find(21 * 3, "(((((1 + 5) + 5) + 5) + 5) + 5)"
start > goal: return null
find(16 * 3, "((((1 + 5) + 5) + 5) * 3)"
start > goal: return null
find(11 * 3, "(((1 + 5) + 5) * 3)"
start > goal: return null
find(6 * 3, "((1 + 5) * 3)")
find(18 + 5, "(((1 + 5) * 3) + 5)")
find(23 + 5, "((((1 + 5) * 3) + 5) + 5)")
start > goal: return null
find(23 * 3, "((((1 + 5) * 3) + 5) * 3)")
start > goal: return null
find(18 * 3, "(((1 + 5) * 3) * 3)")
start > goal: return null
find(1 * 3, "(1 * 3)")
find(3 + 5, "((1 * 3) + 5)")
find(8 + 5, "(((1 * 3) + 5) + 5)")
find(13 + 5, "((((1 * 3) + 5) + 5) + 5)")
find(18 + 5, "(((((1 * 3) + 5) + 5) + 5) + 5)")
find(23 + 5, "((((((1 * 3) + 5) + 5) + 5) + 5) + 5)")
start > goal: return null
find(23 + 5, "((((((1 * 3) + 5) + 5) + 5) + 5) + 5)")
start > goal: return null
find(18 * 3, "(((((1 * 3) + 5) + 5) + 5) * 3)")
start > goal: return null
find(13 * 3, "((((1 * 3) + 5) + 5) * 3)")
start > goal: return null
find(8 * 3, "(((1 * 3) + 5) * 3)")
return "(((1 * 3) + 5) * 3)"
find(3 * 3, "((1 * 3) * 3)")
find(9 + 5, "(((1 * 3) * 3) + 5)")
find(14 + 5, "((((1 * 3) * 3) + 5) + 5)")
find(19 + 5, "(((((1 * 3) * 3) + 5) +5) + 5)")
return "(((((1 * 3) * 3) + 5) +5) + 5)"
find(19 * 3, "((((1 * 3) * 3) + 5) *3)")
start > goal: return null
find(9 * 3, "(((1 * 3) * 3) * 3)")
start > goal: return null
【讨论】:
...哎呀,除非您似乎忽略了考虑||
运算符的短路,所以应该删除 return "(((1 * 3) + 5) * 3)"
之后的任何内容。
@amnotiam 你是对的,但是当我意识到这一点时,我已经走得太远了,无法删除:) ...
您是如何生成此树表示的?太棒了。以上是关于这个递归是如何工作的?的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章