Python中递归的基础知识

时间:2015-05-13 12:18:00

标签: python list python-2.7 recursion

  

“编写一个递归函数,”listSum“,它获取整数列表并返回列表中所有整数的总和”。

示例:

>>>> listSum([1,3,4,5,6])
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我知道如何以另一种方式做到这一点,但不是以递归的方式。

def listSum(ls):
    i = 0
    s = 0
    while i < len(ls):
        s = s + ls[i]
        i = i + 1
    print s

我需要基本的方法来执行此操作,因为不允许使用特殊的内置函数。

6 个答案:

答案 0 :(得分:81)

每当遇到这样的问题时,请尝试用相同的函数表示函数的结果。

在您的情况下,您可以通过添加第一个数字来获得结果,其结果是使用列表中的其余元素调用相同的函数。

例如,

listSum([1, 3, 4, 5, 6]) = 1 + listSum([3, 4, 5, 6])
                         = 1 + (3 + listSum([4, 5, 6]))
                         = 1 + (3 + (4 + listSum([5, 6])))
                         = 1 + (3 + (4 + (5 + listSum([6]))))
                         = 1 + (3 + (4 + (5 + (6 + listSum([])))))

现在,listSum([])的结果应该是什么?它应该是0.这被称为递归的基本条件。当满足基本条件时,递归将结束。现在,让我们尝试实现它。

这里最重要的是,拆分列表。您可以使用slicing来执行此操作。

简易版

>>> def listSum(ls):
...     # Base condition
...     if not ls:
...         return 0
...
...     # First element + result of calling `listsum` with rest of the elements
...     return ls[0] + listSum(ls[1:])
>>> 
>>> listSum([1, 3, 4, 5, 6])
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尾调用递归

一旦你理解了上面的递归是如何工作的,你可以试着让它更好一些。现在,为了找到实际结果,我们也依赖于前一个函数的值。 return语句无法立即返回值,直到递归调用返回结果。我们可以避免这种情况,将当前传递给函数参数,就像这样

>>> def listSum(ls, result):
...     if not ls:
...         return result
...     return listSum(ls[1:], result + ls[0])
... 
>>> listSum([1, 3, 4, 5, 6], 0)
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在这里,我们将总和的初始值传递给参数,在listSum([1, 3, 4, 5, 6], 0)中为零。然后,当满足基本条件时,我们实际上在result参数中累加和,所以我们返回它。现在,最后一个return语句有listSum(ls[1:], result + ls[0]),我们将第一个元素添加到当前result并再次传递给递归调用。

这可能是理解Tail Call的好时机。它与Python无关,因为它不进行Tail调用优化。

传递索引版本

现在,您可能认为我们正在创建这么多中间列表。我可以避免吗?

当然,你可以。您只需要接下来要处理的项目的索引。但现在,基本情况将有所不同。由于我们将要传递索引,我们如何确定整个列表的处理方式?好吧,如果索引等于列表的长度,那么我们已经处理了它中的所有元素。

>>> def listSum(ls, index, result):
...     # Base condition
...     if index == len(ls):
...         return result
...
...     # Call with next index and add the current element to result
...     return listSum(ls, index + 1, result + ls[index])
... 
>>> listSum([1, 3, 4, 5, 6], 0, 0)
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内部功能版

如果现在查看函数定义,则会向其传递三个参数。假设您要将此功能作为API发布。当用户实际找到列表的总和时,是否方便传递三个值?

不。我们对于它可以做些什么呢?我们可以创建另一个函数,它是实际的listSum函数的本地函数,我们可以将所有与实现相关的参数传递给它,就像这样

>>> def listSum(ls):
...
...     def recursion(index, result):
...         if index == len(ls):
...             return result
...         return recursion(index + 1, result + ls[index])
...
...     return recursion(0, 0)
... 
>>> listSum([1, 3, 4, 5, 6])
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现在,当调用listSum时,它只返回recursion内部函数的返回值,该函数接受indexresult参数。现在我们只传递这些值,而不是listSum的用户。他们只需要传递要处理的列表。

在这种情况下,如果您观察参数,我们不会将ls传递给recursion,但我们正在其中使用它。由于封闭属性,ls可以在recursion内访问。

默认参数版本

现在,如果你想保持简单,不创建内部函数,你可以使用默认参数,比如

>>> def listSum(ls, index=0, result=0):
...     # Base condition
...     if index == len(ls):
...         return result
...
...     # Call with next index and add the current element to result
...     return listSum(ls, index + 1, result + ls[index])
... 
>>> listSum([1, 3, 4, 5, 6])
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现在,如果调用者未明确传递任何值,则0index将分配result

递归电源问题

现在,让我们将这些想法应用于其他问题。例如,让我们尝试实现power(base, exponent)函数。它会将base的值提升为幂exponent

power(2, 5) = 32
power(5, 2) = 25
power(3, 4) = 81

现在,我们如何递归地执行此操作?让我们试着了解这些结果是如何实现的。

power(2, 5) = 2 * 2 * 2 * 2 * 2 = 32
power(5, 2) = 5 * 5             = 25
power(3, 4) = 3 * 3 * 3 * 3     = 81
嗯,所以我们明白了。 base乘以自身,exponent次给出结果。好的,我们如何处理它。让我们尝试使用相同的函数定义解决方案。

power(2, 5) = 2 * power(2, 4)
            = 2 * (2 * power(2, 3))
            = 2 * (2 * (2 * power(2, 2)))
            = 2 * (2 * (2 * (2 * power(2, 1))))

如果将任何东西提升到1,应该是什么结果?结果将是相同的数字,对吗?我们得到了递归的基本条件: - )

            = 2 * (2 * (2 * (2 * 2)))
            = 2 * (2 * (2 * 4))
            = 2 * (2 * 8)
            = 2 * 16
            = 32

好吧,让我们实现它。

>>> def power(base, exponent):
...     # Base condition, if `exponent` is lesser than or equal to 1, return `base`
...     if exponent <= 1:
...         return base
...
...     return base * power(base, exponent - 1)
... 
>>> power(2, 5)
32
>>> power(5, 2)
25
>>> power(3, 4)
81

好的,如何定义Tail调用优化版本呢?让我们将当前结果作为参数传递给函数本身,并在满足基本条件时返回结果。让我们保持简单并直接使用默认参数方法。

>>> def power(base, exponent, result=1):
...     # Since we start with `1`, base condition would be exponent reaching 0
...     if exponent <= 0:
...         return result
...
...     return power(base, exponent - 1, result * base)
... 
>>> power(2, 5)
32
>>> power(5, 2)
25
>>> power(3, 4)
81

现在,我们在每个递归调用中减少exponent值,在result减少多个base,并将其传递给递归power调用。我们从值1开始,因为我们正在反过来解决问题。递归将像这样发生

power(2, 5, 1) = power(2, 4, 1 * 2)
               = power(2, 4, 2)
               = power(2, 3, 2 * 2)
               = power(2, 3, 4)
               = power(2, 2, 4 * 2)
               = power(2, 2, 8)
               = power(2, 1, 8 * 2)
               = power(2, 1, 16)
               = power(2, 0, 16 * 2)
               = power(2, 0, 32)

由于exponent变为零,因此符合基本条件并返回result,因此我们得到32: - )

答案 1 :(得分:3)

提前退出是典型的递归函数。空的时候seq是假的(因此当没有数字可以求和时)。

切片语法允许将序列传递给递归调用的函数,而不会在当前步骤中消耗整数。

def listSum(seq):
    if not seq:
        return 0
    return seq[0] + listSum(seq[1:])

print listSum([1,3,4,5,6])  # prints 19

答案 2 :(得分:0)

def listSum(L):
    """Returns a sum of integers for a list containing
    integers.
    input: list of integers
    output: listSum returns a sum of all the integers
    in L.
    """
    if L == []:
        return []
    if len(L) == 1:
        return L[0]
    else:
        return L[0] + listSum(L[1:])
print listSum([1, 3, 4, 5, 6])
print listSum([])
print listSum([8])

答案 3 :(得分:0)

def power(a,b): #a^b
    if b==0:
        return 1
    elif b>0:
        return a * power(a,b-1)
    elif b<0:
        return power(a, b+1)/a

答案 4 :(得分:0)

另一个版本:

melt(df)

OUTPUT :

Day variable value
1   d1       A1    14
2   d2       A1    24
3   d3       A1    22
4   d4       A1    NA
5   d5       A1    NA
6   d6       A1    NA
7   d7       A1    NA
8   d8       A1    NA
9   d9       A1    NA
10 d10       A1    NA
11  d1       A2     9
12  d2       A2    15
13  d3       A2    34
14  d4       A2     2
15  d5       A2    12
16  d6       A2    34
17  d7       A2   234
18  d8       A2    34
19  d9       A2    NA
20 d10       A2    NA
21  d1       A3     3
22  d2       A3     4
23  d3       A3    19
24  d4       A3    76
25  d5       A3    34
26  d6       A3    34
27  d7       A3    23
28  d8       A3    24
29  d9       A3    37
30 d10       A3    44

按照@thefourtheye的示例,我们可以说:

def listSum(ls):
    ls_len = len(ls)

    # Base condition
    if ls_len==1:
        return ls[0]
    if ls_len==0:
        return None
    # ls = listSum(ls[0:i]) + listSum(ls[i:])
    elif ls_len%2==0:
            i = int(ls_len/2)
            return listSum(ls[0:i]) + listSum(ls[i:])
    else:
        i = int((ls_len-1)/2)
        return listSum(ls[0:i]) + listSum(ls[i:])

基本条件:当listSum([1, 3, 4, 5, 6]) = listSum([1, 3]) + listSum([4, 5, 6]) = (listSum([1]) + listSum([3])) + (listSum([4]) + listSum([5, 6])) = (listSum([1]) + listSum([3])) + (listSum([4]) + (listSum([5]) + listSum([6]))) 仅具有一个元素时,返回此值。

答案 5 :(得分:0)

def listsum(list):
    if len(list) == 1:
        return list[0]
    else:
        return list[0] + listsum(list[1:])

print(listsum([1,5,9,10,20]))

此递归函数背后的基本思想是,我们要检查是否有显示为if len(list) == 1:的基本情况。对于基本情况,我们只返回列表return list[0]中的值,否则,列表中仍有多个元素。在else:语句中,我们将列表中的第一个元素list[0]添加到列表中的其余元素。这通过递归调用函数(列表递减1个元素)来显示: -索引0处的元素-listsum(list[1:]),重复此过程,使列表变小,直到找到基本情况-长度为1的列表,然后得到最终结果。