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【大家都能看懂的演算法】1001 害死人不償命的(3n+1)猜想

很久不見,又回來了,這裡結合PAT測試題介紹一下思路

1001 害死人不償命的(3n+1)猜想 (15)(15 point(s))

卡拉茲(Callatz)猜想:

對任何一個自然數n,如果它是偶數,那麼把它砍掉一半;如果它是奇數,那麼把(3n+1)砍掉一半。這樣一直反覆砍下去,最後一定在某一步得到n=1。卡拉茲在1950年的世界數學家大會上公佈了這個猜想,傳說當時耶魯大學師生齊動員,拼命想證明這個貌似很傻很天真的命題,結果鬧得學生們無心學業,一心只證(3n+1),以至於有人說這是一個陰謀,卡拉茲是在蓄意延緩美國數學界教學與科研的進展……

我們今天的題目不是證明卡拉茲猜想,而是對給定的任一不超過1000的正整數n,簡單地數一下,需要多少步(砍幾下)才能得到n=1?

輸入格式:每個測試輸入包含1個測試用例,即給出自然數n的值。

輸出格式:輸出從n計算到1需要的步數。

輸入樣例: 3

輸出樣例: 5

思路分析

遞迴只要思路清晰即可,只需要想清楚
① 遞迴函式引數的意義和返回值的意義(為何+1)
這裡caliatz接受一個數字引數,返回值是 “講該數字化為1所需要的步驟數”
因此可以這樣考慮,要求解n化為1,就等於判斷n的奇偶,並按條件求解0.5*n或0.5*(3n+1)化為1的步驟。
+1是因為從n到0.5*n或0.5*(3n+1)的過程中經歷了一步。

② 遞迴基的處理(遞迴基是什麼呢?應該返回1還是0?)
1是遞迴基,因為一直到1,處理方式都相同。到1就應該停止了,所以1是遞迴基。
當num=1的時候應該返回1還是0呢?
反思該函式的意義,該函式是返回num化到1的步驟,由於num=1,所以不需要步驟,應返回0。

可見抓住遞迴的基本要素後對理解有很大幫助。

#include <iostream>
using namespace std;
int callatz(int num) {
    if (num == 1) 
        return 0;
    return ((num % 2 == 0) ? callatz(0.5*num) : callatz(0.5*(3 * num + 1))) + 1;
}

int main() {
    int i = 0;
    cin >> i;
    cout<<callatz(i);
    return 0
; }