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递归函数[阿克曼提出的数学概念]

 新用户15472188 2023-01-24 发布于广东
递归函数
递归函数
阿克曼提出的数学概念
递归函数是数论函数的一种,其定义域值域都是自然数集,只是由于构作函数方法的不同而有别于其他的函数。最简单又最基本的函数有三个:零函数O(x)=0(其值恒为0),射影函数,后继函数S(x)=x+1,它们合称初始函数。要想由旧函数作出新函数,必须使用各种算子。
在数理逻辑和计算机科学中,递归函数或μ-递归函数是一类从自然数到自然数的函数,它是在某种直觉意义上是'可计算的'。事实上,在可计算性理论中证明了递归函数精确的是图灵机的可计算函数。
基本信息
中文名
递归函数
外文名
Recursive function
表达式
FX
提出者
阿克曼
应用学科
数学
适用领域
从自然数到自然数的函数
定义
直接或间接调用函数本身
​定理定义
数论函数的一种,其定义域与值域都是自然数集,只是由于构作函数方法的不同而有别于其他的函数。处处有定义的函数叫做全函数,未必处处有定义的函数叫做部分函数。最简单又最基本的函数有三个:零函数O(x)=0(其值恒为0);射影函数
;后继函数S(x)=x+1。它们合称初始函数。要想由旧函数作出新函数,必须使用各种算子。
代入(又名复合或叠置)是最简单又最重要的造新函数的算子,其一般形状是:由一个m元函数ƒ与m个n元函数g1,g2,…,gm 造成新函数ƒ (g1(x1,x2,…,xn),g2(x1,x2,…,xn),…,gm(x1,x2,…,xn)),亦可记为ƒ(g1,g2,…,gm)(x1,x2,…,xn)。另一个造新函数的算子是原始递归式。具有n个参数u1,u2,…,un的原始递归式为:
递归函数
具有一个参数的原始递归式可简写为:
递归函数
其特点是,不能由gh两函数直接计算新函数的一般值ƒ(u,x),而只能依次计算ƒ(u,0),ƒ(u,1),ƒ(u,2),…;但只要依次计算,必能把任何一个ƒ(u,x)值都算出来。换句话说只要g,h为全函数且可计算,则新函数f也是全函数且可计算。
由初始函数出发,经过有限次的代入与原始递归式而作出的函数叫做原始递归函数。由于初始函数显然是全函数且可计算,故原始递归函数都是全函数且可计算。通常使用的数论函数全是原始递归函数,可见原始递归函数是包括很广的。但是W.阿克曼证明了,可以作出一个可计算的全函数,它不是原始递归的。经过后人改进后,这个函数可写为如下定义的阿克曼函数
递归函数
容易看出,这个函数是处处可计算的。任给m,n的值,如果m为0,可由第一式算出;如果m不为0而n为0,可由第二式化归为求g(m,1)的值,这时第一变目减少了;如果m,n均不为0,根据第三式可先计算g(m,n-1),设为α,再计算g(m-1,α),前者第二变目减少(第一变目不变),后者第一变目减少。极易用归纳法证得,这样一步一步地化归,最后必然化归到第一变目为0,从而可用第一式计算。所以这个函数是处处可计算的。此外又容易证明,对任何一个一元原始递归函数ƒ(x),永远可找出一数α使得ƒ(x)<g(α,x)。这样,g(x,x)+1便不是原始递归函数,否则将可找出一数b使得g(x,x)+1<g(b,x)。令x=b,即得g(b,b)+1<g(b,b),而这是不可能的。
另一个重要的造新函数的算子是造逆函数的算子,例如,由加法而造减法,由乘法造除法等。一般,设已有函数ƒ(u,x),就x解方程ƒ(u,x)=t,可得x=g(u,t)。这时函数g叫做ƒ的逆函数。至于解一般方程ƒ(ut,x)=0而得xg(ut)可以看作求逆函数的推广。解方程可以看作使用求根算子。ƒ(u,tx)=0的最小x根(如果有根的话),记为μxƒ(u,t,x)=0】。当方程没有根时,则认为μxƒ(u,t,x)=0】没有定义。可见,即使ƒ(u,t,x)处处有定义且可计算,但使用求根算子后所得的函数μxƒ(u,t,x)=0】仍不是全函数,可为部分函数。但只要它有定义,那就必然可以计算。这算子称为μ算子。如果ƒ(u,t,x)本身便是部分函数,则μxƒ(u,t,x)=0】的意义是:当ƒ(u,t,n)可计算且其值为0,而x<nƒ(u,t,x)均可计算而其值非0,则μxƒ(u,t,x)=0】指n;其他情况则作为无定义。例如,如果ƒ(u,t,x)=0根本没有根,或者虽然知道有一根为n,但ƒ(u,t,n-1)不可计算,那么μxƒ(u,t,x)=0】都作为没有定义。在这样定义后,只要μxƒ(u,t,x)=0】有值便必可计算。由初始函数出发,经过有穷次使用代入、原始递归式与μ算子而作成的函数叫做部分递归函数,处处有定义的部分递归函数称为全递归函数,或一般递归函数。
原始递归函数类里还有一个重要的子类称为初等函数类,它是由非负整数与变元经过有穷次加、算术减(即|α-b|)、乘、算术除
、叠加Σ、叠乘П而得的函数组成的类。
波兰人A.格热高契克把原始递归函数类按定义的复杂程度来分类,称为格热高契克分层或波兰分层。
要把递归函数应用于谓词,首先要定义谓词的特征函数。谓词R(x,y)的特征函数是
称谓词R 是递归谓词,若R 的特征函数是递归函数;称自然数子集A为递归集,若谓词xA是递归谓词。有了上述定义,就可以用递归函数来处理递归谓词和递归集。为了处理N×N(其中N自然数集)的子集,就要建立配对函数,所谓配对函数通常是指由N×NN 的一个函数ƒ(xy)与它的逆函数g1(z),g2(z)。它们都满足以下关系:
可以构造许多原始递归的配对函数。
递归函数也可以用来处理符号串。处理的办法是对符号及符号串配以自然数。这方法是K.哥德尔开始引进的,因此称为哥德尔配数法。例如,在要处理的符号系统{α1,α2,α3,…}中,可以用奇数1,3,5,7,…作为α1,α2,α3,α4,…的配数,符号串
为其配数,其中Ps是第s素数,nijαij的配数。这种配数称为哥德尔配数。有了哥德尔配数法,就可以用递归函数来描写、处理有关符号串的谓词了。
运用
C++语言
(一)
目的:将1号和2号从A移到B
调用函数:hanoi(2,'A', 'C', 'B')。
在hanoi(2,'A', 'C', 'B')中递归调用如下:
A-->C----hanoi(1,'A', 'B', 'C')
A-->B----hanoi(1,'A', 'C', 'B')
C-->B----hanoi(1,'C', 'A', 'B')
(二)
目的:将3号从A移到C
调用函数:hanoi(1,'A', 'B', 'C')
A-->C
(三)
目的:将1号和2号从B移到C
调用函数:hanoi(2,'B', 'A', 'C')
在hanoi(2,'B', 'A', 'C')中递归递归如下:
B-->A----hanoi(1,'B', 'C', 'A')
B-->C----hanoi(1,'B', 'A', 'C')
A-->C----hanoi(1,'A', 'B', 'C')
总共调用了7次函数,
只要hanoi()的第一个参数大于1,它就会在内部调用自身3次,“直到第一个参数=1,然后调用printf()”。
hanoi(n, ...)调用hanoi(1, ...)的次数为2的n次方减去一。
pascal语言
pascal语言】
function do(x:integer);
begin
if x<=1 then exit(0)
else if x>1then exit(do(x-1)+10)
end;
【C++语言】
递归法计算1+2+。。。N的值。
#include<iostream.h>
int fn(int i);
void main()
{
int N;
cout<<'\n输入一个正整数:';
cin>>N;
cout<<'\n 1+2+...+'<<N<<'的结果是:'<<fn(N)<<'\n';
} //递归函数的定义
int fn(int i)
{
if(i==1)
return 1;
else
return i+fn(i-1);
}
正确写出
如何快速正确的写出递归函数?写一个递归函数是非常程式化的东西,只要按照一定的规则来写,就可以很容易地写出递归函数。写递归函数有三步:
①写出迭代公式;
②确定递归终止条件;
③将①②翻译成代码。以求n!为例:
①写出迭代公式:n!的迭代公式为
②确定递归终止条件:1!=1就是递归终止条件
③将①②翻译成代码:将迭代公式等号右边的式子写入return语句中,即return (fact(n-1))*n;long fact(int n)   {   if (n==1)   return 1;   return (fact(n-1))*n;   }   下面再举一个例子,希望能帮助大家进一步体会这一原则
写一个函数,求:f(n)=1+2+3+……+n的值
①写出迭代公式:迭代公式为 ②确定递归终止条件:f(1)=1就是递归终止条件
③将①②翻译成代码:将迭代公式等号右边的式子写入return语句中,即return (Sum(n-1))+n;   将1!=1翻译成判断语句:if(n==1) return 1;   按照先测试,后递归的原则写出代码。   long Sum(int n) {   if (n==1)   return 1;   return (Sum(n-1))+n;   }
Oracle用法
Oraclestart with connect by 用法
oracle中 connect by prior 递归算法
Oracle中start with...connect by prior子句用法 connect by 是结构化查询中用到的,其基本语法是:
select ... from tablename start with 条件1
connect by 条件2
where 条件3;
例:
select * from table
start with org_id = 'HBHqfWGWPy'
connect by prior org_id = parent_id;
简单说来是将一个树状结构存储在一张表里,比如一个表中存在两个字段:
org_id,parent_id那么通过表示每一条记录的parent是谁,就可以形成一个树状结构。
用上述语法的查询可以取得这棵树的所有记录。
其中:
条件1 是根结点的限定语句,当然可以放宽限定条件,以取得多个根结点,实际就是多棵树。
条件2 是连接条件,其中用PRIOR表示上一条记录,比如 CONNECT BY PRIOR org_id = parent_id就是说上一条记录的org_id 是本条记录的parent_id,即本记录的父亲是上一条记录。
条件3 是过滤条件,用于对返回的所有记录进行过滤。
简单介绍如下:
早扫描树结构表时,需要依此访问树结构的每个节点,一个节点只能访问一次,其访问的步骤如下:
第一步:从根节点开始;
第二步:访问该节点;
第三步:判断该节点有无未被访问的子节点,若有,则转向它最左侧的未被访问的子节,并执行第二步,否则执行第四步;
第四步:若该节点为根节点,则访问完毕,否则执行第五步;
第五步:返回到该节点的父节点,并执行第三步骤。
总之:扫描整个树结构的过程也即是中序遍历树的过程。[1]
参考资料
[1]
Oracle递归函数[引用日期2015-11-16]

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