• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.语言例子
  • 4.正式定义
  • 5.计算机科学之应用
  • 6.数学之应用
  • 6.1.实例:自然数
  • 6.2.实例:可导出的命题集合
  • 6.3.有限次分割法

Recursion(计算机科学) : 一般指本词条

递归

计算机科学

递归(英语:Recursion),又译为递回,在数学与计算机科学中,是指在函数的定义中使用函数自身的方法。递归一词还较常用于描述以自相似方法重复事物的过程。例如,当两面镜子相互之间近似平行时,镜中嵌套的图像是以无限递归的形式出现的。也可以理解为自我复制的过程。 

基本信息

  • 中文名

    递归

  • 外文名

    recursion

  • 分类

    计算机算法

  • 属性

    编程技巧

语言例子

从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,正在给小和尚讲故事呢!故事是什么呢?“从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,正在给小和尚讲故事呢!故事是什么呢?‘从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,正在给小和尚讲故事呢!故事是什么呢?……’”

一只狗来到厨房,偷走一小块面包。厨子举起杓子,把那只狗打死了。于是所有的狗都跑来了,给那只狗掘了一个坟墓,还在墓碑上刻了墓志铭,让未来的狗可以看到:“一只狗来到厨房,偷走一小块面包。厨子举起杓子,把那只狗打死了。于是所有的狗都跑来了,给那只狗掘了一个坟墓,还在墓碑上刻了墓志铭,让未来的狗可以看到:‘一只狗来到厨房,偷走一小块面包。厨子举起杓子,把那只狗打死了。于是所有的狗都跑来了,给那只狗掘了一个坟墓,还在墓碑上刻了墓志铭,让未来的狗可以看到……’”

大雄在房里,用时光电视看着未来的情况。电视画面中的那个时候,他正在用时光电视,看着未来的情况。电视画面中的那个时候,他正在用时光电视,看着未来的情况…… 

正式定义

在数学和计算机科学中,递归指由一种(或多种)简单的基本情况定义的一类对象或方法,并规定其他所有情况都能被还原为其基本情况。

例如,下列为某人祖先的递归定义:

  • 某人的双亲是他的祖先(基本情况)。

  • 某人祖先的双亲同样是某人的祖先(递归步骤)。

  • 斐波那契数列是典型的递归案例:

  • F 0 = 0 {\displaystyle F_{0}=0} (初始值)

  • F 1 = 1 {\displaystyle F_{1}=1} (初始值)

  • 对所有大于1的整数n:F n = F n − 1 + F n − 2 {\displaystyle F_{n}=F_{n-1}+F_{n-2}} (递归定义)

  • 尽管有许多数学函数均可以递归表示,但在实际应用中,递归定义的高开销往往会让人望而却步。例如:

  • 0 ! = 1 {\displaystyle 0!=1} (初始值)

  • 对所有大于0的整数n:n ! = n × ( n − 1 ) ! {\displaystyle n!=n\times (n-1)!} (递归定义)

  • 一种便于理解的心理模型,是认为递归定义对对象的定义是按照“先前定义的”同类对象来定义的。例如:你怎样才能移动100个箱子?答案:你首先移动一个箱子,并记下它移动到的位置,然后再去解决较小的问题:你怎样才能移动99个箱子?最终,你的问题将变为怎样移动一个箱子,而这时你已经知道该怎么做的。

    如此的定义在数学中十分常见。例如,集合论对自然数的正式定义是:1是一个自然数,每个自然数都有一个后继,这一个后继也是自然数。

    以下是另一个可能更有利于理解递归过程的解释:

  • 我们已经完成了吗?如果完成了,返回结果。如果没有这样的终止条件,递归将会永远地继续下去。

  • 如果没有,则简化问题,解决较容易的问题,并将结果组装成原始问题的解决办法。然后返回该解决办法。

  • 这样就有一种更有趣的描述:“为了理解递归,则必须首先理解递归。”或者更准确地,按照安德鲁·普洛特金(英语:Andrew Plotkin)的解释:“如果你已经知道了什么是递归,只需记住答案。否则,找一个比你更接近侯世达的人;然后让他/她来告诉你什么是递归。”

    数学中常见的以递归形式定义的案例参见函数、集合以及分形等。 

计算机科学之应用

递归经常被用于解决计算机科学的问题。在一些编程语言(如Scheme、Haskell中),递归是进行循环的一种方法。

举例: 编写一个程序使用递归求n的阶乘 

数学之应用

实例:自然数

关于递归定义集的经典示例,可透过自然数来说明

The canonical example of a recursively defined set is given by the natural numbers:

0 属于自然数 N {\displaystyle \mathbb {N} } 若 n 属于 N {\displaystyle \mathbb {N} } , 则 n + 1 亦属于 N {\displaystyle \mathbb {N} } 满足上述两个条件之最小集合,即为自然数集合

实例:可导出的命题集合

另一个有趣示例为,公理系统中,所有可导出命题之集合