算法思想

递归思想

递归关系(recursive relation),数学和计算机科学中,指函数的定义使用函数本身的方法。recursion常用来描述以自相似的方式重复事物的过程。通俗理解我调用我自己。递归模型:斐波那契序列、河内塔。

本博客<<算法题-合并两个升序链表为一个升序链表>>中,要理解 l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2) 这行代码,需要从递归的本质、链表的连接逻辑以及子问题的定义三个维度入手。以下是详细解释:

一、递归的核心:分解问题为“当前步骤 + 子问题”

递归算法的本质是将原问题分解为规模更小、结构相同的子问题,并通过“解决子问题 + 处理当前步骤”来得到最终结果。在合并两个升序链表中:

  • 原问题:合并链表 l1l2,得到一个新的升序链表。
  • 子问题:合并 l1l2 中的“剩余部分”,得到一个升序链表。

关键步骤

  1. 比较当前节点:比较 l1l2 的当前节点值,选择较小的节点作为结果链表的当前节点。
  2. 递归处理剩余部分:将选中节点的 next 指针指向“剩余节点的合并结果”(即子问题的解)。

二、l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2) 的具体含义

假设当前递归层中:

  • l1 指向节点 A(值为 l1.val),l1.next 指向节点 B(值为 l1.next.val)。
  • l2 指向节点 X(值为 l2.val)。

l1.val < l2.val 时(即节点 A 的值小于节点 X 的值):

  1. 选择当前节点:将节点 A 作为结果链表的当前节点。
  2. 递归处理剩余部分:由于节点 A 已被使用,剩余需要合并的是 l1.next(节点 B 及后续)和 l2(节点 X 及后续)。
  3. 连接结果:将节点 A 的 next 指针指向“剩余部分的合并结果”,即 l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2)

三、通过具体案例理解递归过程

假设输入链表:

l1: 1 → 3 → 5
l2: 2 → 4 → 6

1. 第一层递归:比较 l1.val(1)l2.val(2)

  • 由于 1 < 2,选择 l1(节点 1)作为结果链表的头节点。
  • 剩余需要合并的是 l1.next(3→5)l2(2→4→6)
  • 执行 l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2),即 节点1.next = merge(3→5, 2→4→6)

2. 第二层递归:比较 l1.next.val(3)l2.val(2)

  • 由于 3 > 2,选择 l2(节点 2)作为结果链表的当前节点。
  • 剩余需要合并的是 l1.next(3→5)l2.next(4→6)
  • 执行 l2.next = mergeTwoLists(l1.next, l2.next),即 节点2.next = merge(3→5, 4→6)

3. 第三层递归:比较 l1.next.val(3)l2.next.val(4)

  • 由于 3 < 4,选择 l1.next(节点 3)作为结果链表的当前节点。
  • 剩余需要合并的是 l1.next.next(5)l2.next(4→6)
  • 执行 l1.next.next = mergeTwoLists(l1.next.next, l2.next),即 节点3.next = merge(5, 4→6)

4. 以此类推,直到递归终止(l1l2 为空)

  • 最终结果链表为:1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6

四、递归的终止条件与回溯过程

  • 终止条件:当 l1l2 为空时,直接返回另一个链表(因为空链表与任何链表合并的结果就是另一个链表)。
    if (l1 === null) return l2;
    if (l2 === null) return l1;
    
  • 回溯过程:递归返回时,每一层的结果会作为上一层的“剩余部分合并结果”被连接。例如,第三层递归返回 3 → 4 → 5 → 6,第二层将节点 2 的 next 指向该结果,得到 2 → 3 → 4 → 5 → 6;第一层将节点 1 的 next 指向该结果,最终得到完整的 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6

五、总结:递归的“选择-连接”逻辑

l1.next = mergeTwoLists(l1.next, l2) 这行代码的核心逻辑是:

  1. 选择:由于 l1.val < l2.val,当前结果链表的节点为 l1
  2. 连接:将 l1next 指针指向“剩余部分的合并结果”,即 l1.nextl1 的后续节点)和 l2(未使用的 l2 节点)的合并结果。

通过这种方式,递归会逐层处理链表的每个节点,确保最终结果链表保持升序。关键在于理解“当前节点的 next 指针指向剩余节点的合并结果”这一递归连接逻辑。