- •2. Структура и основные элементы программы
- •3.Общее понятие типов данных
- •4. Переменные и константы
- •5.Основные типы данных
- •6. Спецификаторы типов данных
- •7. Определение переменных и констант в программе
- •8. Инициализация переменных различных типов
- •9.Целочисленные типы данных
- •10. Вещественные типы данных
- •11. Особенности представления вещественных типов данных
- •12.Логический тип данных
- •13. Символьный тип данных
- •14. Управляющие последовательности
- •15. Операции и выражения
- •16. Операция присваивания, составные операции присваивания
- •17. Понятие l-значения
- •18. Преобразование типов данных
- •19. Арифметические операции
- •20. Операции инкремента и декремента, их разновидности
- •21. Операции отношения
- •22. Логические операции
- •23. Побитовые операции сдвига
- •24. Побитовые логические операции
- •25. Примеры применения побитовых операций
- •26. Условная операция и ее использование
- •27. Определение объема памяти, необходимого для размещения объектов
- •28. Понятие приоритета операций и его влияние на результаты вычислений
- •31.Флаги форматирования потоков ввода-вывода
- •32. Форматирование ввода-вывода с помощью манипуляторов
- •33.Форматирование ввода-вывода с помощью функций потоков ввода-вывода
- •34. Управление шириной поля вывода и выравниванием данных при выводе
- •35. Управление форматом вывода вещественных значений
- •36. Основные понятия структурного программирования
- •37. Базовый набор управляющих структур
- •39.Условная инструкция (if)
- •40. Инструкция множественного выбора (switch)
- •42. Цикл с постусловием (do while)
- •43. Итерационный цикл (for)
- •46. Инструкция перехода goto
- •47. Понятие рекуррентных вычислений, примеры
- •48. Понятие инварианта цикла
- •49. Понятие и определение массива
- •52. Ввод элементов массивов с клавиатуры
- •53. Декларативная и программная инициализация массивов
- •54. Копирование массивов
- •55. Нахождение минимальных и максимальных значений в массивах
- •56. Сдвиг элементов массивов
- •57. Перестановка элементов в массивах
- •58. Поиск данных в массивах
- •59. Сортировка данных в массивах
- •60. Вычисление сумм и произведений элементов массивов
- •61. Представление текстовых строк в виде массива символов
- •62. Ввод-вывод символьных строк
- •63. Определение фактической длины строки
- •64. Копирование символьных строк
- •65. Основные функции обработки строк библиотеки cstring
- •66. Массивы текстовых строк (двумерные массивы символов)
- •67. Указатели Понятие указателя
- •Работа с указателями
- •68. Арифметика указателей
- •69. Индексирование указателей
- •70. Ссылки
- •71. Определение функции
- •72. Инструкция return
- •73. Завершение работы функции
- •74. Механизмы передачи данных через параметры функций
- •75. Передача данных по значению
- •76. Передача данных через указатели
- •77. Передача данных по ссылке
- •78. Параметры по умолчанию
- •79. Функции с переменным числом параметров
- •80. Inline функции
- •81. Перегрузка функций
- •82. Рекурсия
- •83. Прототипы функций
82. Рекурсия
Функции внутри своего тела могут вызывать сами себя. Такой вызов называется рекурсией. На основе рекурсии можно строить очень интересные алгоритмы обработки данных.
Рассмотрим функцию возведения вещественного значения D в целую положительную степень P. Очевидная реализация этой функции основана на использовании цикла:
А вот та же самая функция, реализованная на основе рекурсии:
double Pow (double D, unsigned P)
{
if (P)
return Pow ( D, P – 1 ) * D;
else
return 1;
}
Основанием для рекурсии в этом примере послужило следующее рекуррентное соотношение:
Более сложный пример рекурсии основан на следующем рекуррентном соотношении (обычная реализация этого примера приведена в разделе 5.1 конспекта):
Через рекурсию это рекуррентное соотношение реализуется так:
double T (unsigned n, double x)
{
switch (n)
{
case 0:
return 1;
case 1:
return x;
default:
return 2 * x * T (n - 1, x) - T (n - 2, x);
}}
Как видно из этих примеров алгоритм, реализуемый через рекурсию, выглядит более компактным и понятным по сравнению с обычной реализацией. С точки зрения эффективности, реализацию этих примеров через рекурсию вряд ли можно считать более эффективной, чем обычную реализацию. Это объясняется дополнительными затратами времени на многократный вызов функций и дополнительными затратами памяти (стека) на передачу аргументов.
Однако в ряде случаев использование рекурсии позволяет достичь существенного положительного эффекта.
Рассмотрим следующий пример: необходимо написать функцию для вычисления биномиальных коэффициентов:
n >= 0, 0 <= m <= n.
Значение биномиального коэффициента определяет число различных вариантов выбора m объектов из n объектов (как говорят, число сочетаний из n по m).
Основные свойства биномиальных коэффициентов:
Максимальное значение биномиального коэффициента достигается при m = n / 2.
Очевидная реализация функции основана на использовании циклов для вычисления числителя и знаменателя биномиального коэффициента и нахождения частного от их деления:
unsigned C(int n, int m)
{
if (m > n / 2)
m = n - m;
unsigned a = 1, b = 1;
for (int i = n; i >= n - m + 1; -- i)
a *= i;
for (int i = 1; i <= m; ++ i)
b *= i;
return a / b;
}
Нетрудно заметить, что этот алгоритм быстро приводит к выходу значений числителя или знаменателя за пределы диапазона значений типа данных unsigned. И действительно, эксперименты с этим вариантом функции показывают, что точное вычисление биномиальных коэффициентов возможно только при n < 17.
Найдем следующее соотношение:
.
То есть:
.
Тогда справедливо следующее рекуррентное соотношение, позволяющее вычислять очередное значение биномиального коэффициента через его предыдущее значение:
Это рекуррентное соотношение реализуется с помощью следующей рекурсивной функции:
unsigned int C(unsigned int n, unsigned int m)
{
if (m > n / 2)
m = n - m;
if (m == 0)
return 1;
else
return C(n, m - 1) * (n - m + 1) / m ;
}
Этот вариант функции позволяет точно вычислять значения биномиальных коэффициентов при n < 31. Диапазон решения расширен почти в два раза.