Java的递归、如何与流相结合

递归技术

需求：扫描D:\test所有子文件夹及子子文件夹下的.jpg文件。
我们如果用循环来做这件事，我们不知道循环的结束条件，也不知道到底有多少层，所以比较麻烦。
我们可以用一种新的思想：递归。
递归举例：
从前有一座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，老和尚在给小和尚讲故事：
从前有一座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，老和尚在给小和尚讲故事：
从前有一座山，山里有座庙，庙里有个老和尚，老和尚在给小和尚讲故事：
。。。。。。。

故事如何才能结束：小和尚还俗了。庙塌了。山崩了。

Java中的递归：
在方法的函数体中又调用了方法自己本身。
递归调用的细节：必须要求递归中有可以让函数调用的结束条件。否则函数一直调用，就会导致内存溢出。

递归演示

练习1：需求：计算1~5的和值，不许使用循环。
分析和步骤：
1）定义一个DiGuiDemo测试类；
2）在这个类中的main函数中调用自定义函数，5作为函数的参数，使用一个变量sum来接收返回的和值，并输出和值sum；
3）自定义add()函数接收传递的参数5；
4）在自定义函数中书写if语句判断i是否大于1，如果大于1，则使用return返回i+add(i-1);
5）否则i<=1时，返回1；

package cn.xuexi.digui.demo;/*
 * 练习1：需求：计算1~5的和值，不许使用循环。
 * 递归演示
 */public class DiGuiDemo {    public static void main(String[] args) {        //调用自定义函数求1~5之间的和值
        int sum=add(5);
        System.out.println(sum);
    }    /*
     * 自定义函数求1~5之间的和值
     * 5+4+3+2+1
     */
    public static int add(int n) 
    {        /*
         * 判断n是否大于1
         */
        if(n>1)
        {            //这里的add函数调用了函数自己本身的做法就是函数的递归调用
            return n+add(n-1);
        }        //返回1作为递归的结束条件
        return 1;
    }
}

上述代码图解如下图所示：

1.png

练习2：需求：求5的阶乘！！
分析：

普及一下数学知识：
方式1：5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120;

方式1 循环方式：
代码如下所示：
步骤：
1）定义一个DiGuiDemo2测试类；
2）在这个类中的main函数中调用自定义函数jc()，5作为函数的参数，使用一个变量result来接收返回的阶乘的值，并输出结果result；
3）自定义jc()函数接收传递的参数5；
4）在自定义函数中定义一个变量result=1，使用for循环来实现方式1求阶乘的结果，并返回result阶乘的值；

package cn.xuexi.digui.demo;/*
 * 练习2：需求：求5的阶乘！！
 * 方式1：5!=5*4*3*2*1=120
 */public class DiGuiDemo2 {    public static void main(String[] args) {        int result=jc(5);        //输出阶乘后的结果
        System.out.println(result);//120
    }    //使用方式一来求5的阶乘
    public static int jc(int n) {        //定义 一个变量来接收阶乘后的结果
        int result =1;        for (int i = 2; i <= n; i++) 
        {
            result=result*i;
        }        return result;
    }
}

方式2：使用递归思想来完成

  5! = 5 * 4!
           4! = 4 * 3!
                    3! = 3 * 2!
                             2! = 2 * 1!
                                      1! = 1*0!

找规律：n! = n * (n-1)!
补充：0!等于1
结束条件：if(n <= 1) return 1;

方式2 递归方式：
代码如下所示：
步骤：
1）定义一个DiGuiDemo3测试类；
2）在这个类中的main函数中调用自定义函数jc2()，5作为函数的参数，使用一个变量result来接收返回的阶乘的值，并输出结果result；
3）自定义jc2()函数接收传递的参数5；
4）在自定义函数中书写if语句判断n是否小于等于1，如果小于等于1，则使用return返回1;
5）否则n>1时，使用return返回n * jc2(n - 1);

package cn.xuexi.digui.demo;/*
 * 方式2：使用递归思想来解决5的阶乘
 *方式一： 5!=5*4*3*2*1;
 *方式二：5!=5*4!
 *            4!=4*3!
 *                  3!=3*2!
 *                        2!=2*1!
 *                              1!=1*0!
 *找规律：n!=n*(n-1)!
 *找结束条件:
 *  if(n<=1) return 1;
 */public class DiGuiDemo3 {    public static void main(String[] args) {        // 调用函数求5的阶乘
        int result=jc2(5);
        System.out.println(result);//120
    }    //自定义函数求5的阶乘
    public static int jc2(int n) {        // 结束条件
        if(n<=1)
        {            return 1;
        }        return n*jc2(n-1);
    }
}

上述代码内存图解如下所示：

2.png

递归注意事项

1）递归必须有结束条件，否则栈内存会溢出，称为死递归！栈炸了。

3.png

栈内存溢出报的异常如下所示：

4.png

2）递归次数不能太多，否则栈溢出。炸了

5.png

栈内存溢出报的异常如下所示：

6.png

3）构造函数不能递归，内存溢出，编译直接报错。

7.png

总结：递归容器容易导致内存溢出。即使递归调用中有结束条件，但是如果递归的次数太多，也会发生内存溢出。

所以在开发中使用函数的递归调用时需谨慎。

递归练习

斐波那契数列或者叫做黄金分割数列或者叫做兔子数列：
不死神兔问题：有1对兔子，从出生的第3个月开始，每个月都生1对兔子，假如兔子都不死，问第n个月有几对兔子。
斐波那契数列思想的图解如下图所示：

8.png

斐波那契数列思想如下所示：
找规律：
月份(n)： 1   2 3 4 5 6 7 8  9  10 .....
兔子对数(f)： 1   1 2 3 5 8 13  21   34   55 .....
f(n) = f(n-1) + f(n-2)

找出口：
if(n <= 2) return 1;

代码实现如下所示：
分析和步骤：
1）定义一个测试类DiguiDemo4 ；
2）在DiguiDemo4类中调用自定义函数countRabbits(),指定月份作为参数，就是想看第几个月有多少对兔子，使用一个整数变量接收返回来的兔子的对数num，输出打印结果；
3）自定义函数countRabbits()根据用户指定的月份输出对应月份的兔子的对数；
4）使用判断结构判断月份n是否小于等于2，如果是返回1对；
5）如果月份大于2，分别递归调用函数countRabbits(n-1)+countRabbits(n-2),并将兔子的对数返回给调用者；

package cn.xuexi.digui.demo;/*
 * 递归练习，斐波那契数列 
 *      月份 ：    1   2   3   4   5   6   7   8   9   10.。。。
 * 兔子对数：      1   1    2   3    5   8   13   21  34    55.。。。
 * 求第n个月的兔子对数
 */public class DiGuiDemo4 {    public static void main(String[] args) {        // 定义一个函数计算兔子的对数
        int num=countRabbits(6);//6表示月份
        //输出第n个月兔子的对数
        System.out.println(num);
    }    //自定义函数统计第n个月兔子的对数  
    public static int countRabbits(int n) //n表示月份
    {        // 结束条件
        if(n<=2)
        {            return 1;
        }        //规律
        return countRabbits(n-1)+countRabbits(n-2);
    }
}

综合练习

练习1：扫描D:\test所有子文件夹及子子文件夹下的.jpg文件，输出其绝对路径
需求：扫描D:\test所有子文件夹及子子文件夹下的.jpg文件，输出其绝对路径。
分析：
首先我们可以拿到D:\test下的所有儿子，我们判断儿子是不是文件夹，如果是，再次扫描儿子的文件夹，然后获取儿子下面的所有子文件和子文件夹，即就是D:\test的孙子，然后我们再判断孙子是不是文件夹等等，以此类推，最后我们输出其绝对路径；

思路：
A：封装父目录的File对象；
B：获取父目录下的所有儿子的File数组；
C：循环遍历，获取每个儿子；
D：判断是否是文件夹
是：回到步骤B 继续获取孙子
否：判断是否是.jpg 结束递归的条件
是：打印
否：不管
我们发现：B到D的过程是不断重复。我们可以封装成递归的函数。

步骤：
1）创建测试类FileTest1；
2）在FileTest1类的main函数中封装父目录D:\test的对象parent；
3）调用递归扫描的函数scanFolders(parent);
4）自定义函数scanFolders()，使用父目录对象parent调用listFiles()函数获得父目录下所有儿子的File数组files;
5）循环遍历，获取每个儿子对象file；
6）使用file对象调用isDirectory()函数判断是否是文件夹；
7）如果是文件夹，则递归调用scanFolders(file)函数;
8）如果不是文件夹，肯定是文件，使用file对象调用getName()函数获得文件的全名，调用endsWith()函数判断后缀名是否是.jpg,如果是输出文件所属的绝对路径；

package cn.xuexi.file.test;import java.io.File;/*
 * 需求：扫描D:\\test所有子文件及子子文件下的.jpg文件，输出其绝对路径。
 * 思路：
 * A:创建父目录
 * B:调用函数查找文件或者文件夹
 * C:通过父目录对象调用函数获取所有儿子的File数组
 * D:循环遍历所有的儿子,dir表示父目录D:\\test的每一个儿子
 *      a:判断获取的儿子dir是否是文件夹 如果是 执行步骤B
 *      b:不是，判断后缀名是否是.jpg,是，输出绝对路径
 * 
 * 我们发现：B到D的过程是不断重复。我们可以封装成递归的函数。
 */public class FileTest1 {    public static void main(String[] args) {        //封装父目录的对象
        File parent = new File("D:\\test");        //调用函数查找文件或者文件夹
        scanFolderAndFile(parent);
    }    //自定义函数扫描文件或者文件夹
    public static void scanFolderAndFile(File parent) {        //通过父目录对象调用函数获取所有儿子的File数组
        File[] dirs = parent.listFiles();        //循环遍历所有的儿子,dir表示父目录D:\\test的每一个儿子
        for (File dir : dirs) {            /*
             * 判断获取的儿子dir是否是文件夹
             * 如果是文件夹，那么继续扫描或者查找儿子下面的所有文件或者文件夹
             * 以此类推
             * 如果不是文件夹，那么肯定是文件，判断后缀名是否是.jpg
             *      如果是.jpg 则输出其绝对路径
             */
            if(dir.isDirectory())
            {                //说明是文件夹  继续找儿子下面的文件或者文件夹 执行扫描函数
                scanFolderAndFile(dir);
            }else
            {                /*
                 * 说明不是文件夹，是文件,我们判断是否是.jpg
                 * dir.getName()表示获取文件的名字  mm.jpg
                 */
                if(dir.getName().endsWith(".jpg"))
                {                    //说明文件的后缀名是.jpg 输出其绝对路径
                    System.out.println(dir.getAbsolutePath());
                }
            }
        }
    }
}

带健壮性的代码：

上述代码不安全，
1）比如在调用scanFolders(parent)函数时，如果parent变成null，那么scanFolders(File parent) 接收参数时，parent也为null，就会报空指针异常；
判断parent是否为null，如果为null就抛异常；
2）比如创建父目录对象时，指定的父目录在计算机中不存在，那么抛异常；
使用parent对象调用exit()函数判断创建的文件夹是否存在，如果不存在，则抛异常。
3）比如创建父目录对象时，指定的父目录是文件，那么抛异常；
使用parent对象调用isFile()函数，如果是文件，则抛异常。

说明：除了上述三个问题，其他代码和上述代码一样。

代码如下：

//自定义函数扫描文件夹
    public static void scanFolderAndFile(File parent) 
    {        //判断parent是否为null
        if(parent==null)
        {            throw new RuntimeException("不能传递null");
        }        //判断文件夹是否存在
        if(!parent.exists())
        {            throw new RuntimeException("文件夹不存在");
        }        //传递的是文件夹，不能是文件
        if(parent.isFile())
        {            throw new RuntimeException("只能是文件夹");
        }        // 获取父目录下面的所有儿子
        File[] files = parent.listFiles();        //遍历上述数组
        for (File file : files) {            /*
             * 如果file对象中封装的是文件夹，那么可以把此文件夹当成父类
             * 在扫描其下面的儿子
             */
            if(file.isDirectory())
            {                //说明获得的是文件夹 再次回到scanFolderAndFile()函数处执行该函数
                scanFolderAndFile(file);
            }else
            {                /*
                 * 说明file中封装的是文件
                 * 获得文件名字，然后判断后缀名是否是.jpg
                 * 如果是，则获取绝对路径
                 */
                boolean boo = file.getName().endsWith(".jpg");                if(boo)
                {                    //说明后缀名是.jpg的文件 输出绝对路径
                    System.out.println(file.getAbsolutePath());
                }
            }
        }
    }

练习2：使用过滤器实现练习
演示：需求：扫描D:\test所有子文件夹及子子文件夹下的.jpg文件，输出其绝对路径。
要求：使用过滤器实现。
思路：
A：创建父目录的File对象
B：获取父目录下的符合条件的儿子
条件是什么？
可以是文件夹 也可以是.jpg文件
C：循环遍历，取出每个儿子
取出的儿子有两种情况：文件夹、.jpg文件
D：判断是否是文件夹
是：回到B
否：打印
B到D封装成递归函数

步骤：
1）创建测试类FileTest2；
2）在FileTest2类的main函数中封装父目录D:\test的对象parent；
3）调用递归扫描的函数scanFolders(parent);
4）自定义函数scanFolders()，使用父目录对象parent调用listFiles(new FileFilter())函数获得父目录下所有儿子的File数组files;
5）使用过滤器FileFilter接口的匿名内部类作为listFiles()函数的参数，匿名内部类实现accept函数；
6在accept函数体中使用父目录的儿子对象调用isDirectory()函数和getName().endsWith(".jpg")函数来判断父目录  的儿子是否是文件夹或者后缀名是.jpg的文件；
7）使用判断结构判断files数组是否有文件或者文件夹；
8）如果有，则循环遍历数组files；
9）使用file对象调用isDirectory()函数判断是否是文件夹；
10）如果是文件夹，则递归调用scanFolders(file)函数;
11）如果不是文件夹，肯定是文件，使用file对象调用getName()函数获得文件的全名，调用endsWith()函数判断后缀名是否是.jpg,如果是输出文件所属的绝对路径；

package cn.xuexi.file.test;import java.io.File;import java.io.FileFilter;/*
 * 思路：
 A：创建父目录的File对象
 B：获取父目录下的符合条件的儿子
 条件是什么？
 可以是文件夹 也可以是.jpg文件
 C：循环遍历，取出每个儿子
 取出的儿子有两种情况：文件夹、.jpg文件
 D：判断是否是文件夹
 是：回到B
 否：打印
 B到D封装成递归函数
 */public class FileTest3 {    public static void main(String[] args) {        // 封装父目录的对象
        File parent = new File("D:\\test");        // 调用函数查找文件或者文件夹
        scanFolderAndFile(parent);
    }    public static void scanFolderAndFile(File parent) {        // 获取父目录下的符合条件的儿子 这里需要使用过滤器
        File[] files=parent.listFiles(new FileFilter() {            public boolean accept(File pathname) {                // 条件是文件夹或者后缀名是.jpg的文件
                return pathname.isDirectory() || pathname.getName().endsWith(".jpg");
            }
        });        //循环遍历，取出每个儿子
        for (File file : files) {//          判断是否是文件夹
            if(file.isDirectory())
            {                //递归调用函数
                scanFolderAndFile(file);
            }else
            {
                System.out.println(file.getAbsolutePath());
            }
        }
    }
}

作者：Villain丶Cc
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