Récursivité : concepts, composants et applications pratiques – Java

Cet article explique le concept de récursivité en programmation. Il décrit ses composants clés : le cas de base et le cas récursif. À l'aide d'un exemple Java, il illustre comment la récursivité est implémentée et met l'accent sur les mesures de protection pour éviter les boucles infinies et les erreurs de débordement de pile.

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En informatique, comprendre le concept de récursivité est essentiel car il constitue souvent la base d'algorithmes plus complexes, et en programmation, c'est un outil utilisé pour résoudre des problèmes en les décomposant en sous-problèmes plus petits et plus gérables. Cet article explore les composants d'une méthode récursive — le cas de base et le cas récursif — utilisant le langage de programmation Java.

Explication de la méthode récursive

Un algorithme ou une méthode récursive résout des problèmes complexes en s'appelant lui-même et en divisant les problèmes en sous-problèmes plus petits et plus gérables.

Les composants de base pour créer une méthode récursive sont un cas de base et un cas récursif.

• Un cas de base est une condition qui, lorsqu'elle est remplie, arrête la récursion, généralement dans une instruction if.
• Un cas récursif est un ensemble de lignes de code ou de fonctionnalités qui sont calculées « si » la condition du cas de base n'est pas remplie, toujours suivie de la méthode récursive s'appelant généralement avec une entrée modifiée. Généralement, les lignes de code et l'appel récursif se trouvent dans une instruction « else » après l'instruction « if » vérifiant si la condition de base est remplie. Cependant, si l'instruction « if » contient une instruction « return », les lignes de code et l'appel récursif se trouvent juste après l'instruction « if ».

Notez qu'une méthode récursive qui s'appelle avec une entrée non modifiée, ou une méthode récursive qui ne prend pas d'entrée, ne créera pas de boucle infiniment récursive si et seulement si la condition de base est basée sur des facteurs externes qui changent indépendamment. de l'entrée de la méthode.

Pour éviter de créer une méthode infiniment récursive, la méthode doit contenir au moins un cas de base qui sera éventuellement atteint. Notez qu’une méthode récursive peut avoir plusieurs cas de base. Par exemple, la méthode récursive peut contenir un cas de base qui vérifie une condition spécifique, et d'autres peuvent servir de garanties. Si la première condition du cas de base n'est jamais atteinte, une protection telle qu'un compteur peut limiter le nombre de récursions en fonction de la mémoire informatique disponible, empêchant ainsi une erreur de débordement de pile.

En passant : le langage de programmation Python possède un mécanisme intégré qui limite le nombre de récursions qu'un programme peut effectuer. Si nécessaire, cette limite peut être modifiée, diminuée ou augmentée, en utilisant la bibliothèque système Python (sys).

Voici un exemple de méthode de récursion :

import java.util.Random;

public class AreWeThereYet {
    private static final Random randomGenerateMiles = new Random();

    public static void askAreWeThereYet(int totalMilesDriven, int tripTotalMiles) {

        // ---- Base case ---- We've arrived!
        if (totalMilesDriven >= tripTotalMiles) {
            System.out.println("We're here! Finally!");
            return;
        }

        // ---- Recursive case ----
        // Miles driven
        int milesDriven = randomGenerateMiles.nextInt(50) + 1; // Drive 1-50 miles

        // Keep asking and driving
        System.out.println("Are we there yet?");
        System.out.println("Not yet, we've traveled " + totalMilesDriven + "miles.");

        if (milesDriven + totalMilesDriven >= tripTotalMiles) {
            milesDriven = tripTotalMiles - totalMilesDriven;
        }

        System.out.println("--- Drives " + milesDriven + " miles ---");
        totalMilesDriven += milesDriven;

        // ---- Recursive call ----
        askAreWeThereYet(totalMilesDriven, tripTotalMiles);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int tripTotalMiles = 100; // Total trip distance
        System.out.println("Trip total miles: " + tripTotalMiles);
        askAreWeThereYet(0, tripTotalMiles);
    }
}

Sortie

import java.util.Random;

public class AreWeThereYet {
    private static final Random randomGenerateMiles = new Random();

    public static void askAreWeThereYet(int totalMilesDriven, int tripTotalMiles) {

        // ---- Base case ---- We've arrived!
        if (totalMilesDriven >= tripTotalMiles) {
            System.out.println("We're here! Finally!");
            return;
        }

        // ---- Recursive case ----
        // Miles driven
        int milesDriven = randomGenerateMiles.nextInt(50) + 1; // Drive 1-50 miles

        // Keep asking and driving
        System.out.println("Are we there yet?");
        System.out.println("Not yet, we've traveled " + totalMilesDriven + "miles.");

        if (milesDriven + totalMilesDriven >= tripTotalMiles) {
            milesDriven = tripTotalMiles - totalMilesDriven;
        }

        System.out.println("--- Drives " + milesDriven + " miles ---");
        totalMilesDriven += milesDriven;

        // ---- Recursive call ----
        askAreWeThereYet(totalMilesDriven, tripTotalMiles);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int tripTotalMiles = 100; // Total trip distance
        System.out.println("Trip total miles: " + tripTotalMiles);
        askAreWeThereYet(0, tripTotalMiles);
    }
}

Pour résumer, la récursivité est une approche élégante et puissante pour résoudre des problèmes complexes. En définissant un cas de base et un cas récursif, les développeurs peuvent créer des algorithmes qui gèrent efficacement la complexité des problèmes. Cependant, il est important de s'assurer que la récursivité s'arrête de manière appropriée pour éviter les boucles infinies ou les erreurs de débordement de pile. L'exemple Java fourni, « AreWeThereYet », illustre ces principes en action, montrant comment la récursivité peut être utilisée de manière dynamique pour résoudre un problème tout en conservant clarté et fonctionnalité. Alors que nous continuons à explorer les techniques de programmation, la récursivité reste une compétence inestimable qui souligne l'importance d'une décomposition réfléchie des problèmes et de la conception de méthodes.

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Publié à l'origine sur Alex.omegapy sur Medium par Level UP Coding le 8 novembre 2024.

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