Rekurzia v Pythone

V programovaní existuje pojem rekurzia - keď funkcia volá sama seba.

Príklad . Jednoduchá rekurzia s počítadlom

Vypíšme pomocou rekurzie čísla od 1 do 10:

pythoni = 1

def func():
  global i
  print(i)
  i += 1
  
  if i <= 10:
    func() # tu funkcia volá sama seba
    
  func()

Poďme diskutovať o tom, ako tento kód funguje.

Máme globálnu premennú i a funkciu func, vnútri ktorej sa do konzoly vypíše obsah premennej i a potom sa k nej pripočíta jedna.

Ak je naša premenná i menšia alebo rovná 10, funkcia sa zavolá znovu. Pretože premenná i je globálna, pri každom novom volaní funkcie v nej bude nastavená hodnota premennej i z predchádzajúceho volania.

Výsledkom bude, že funkcia bude volať sama seba, kým i nebude väčšia ako 10.

Majte na pamäti, že v našom prípade nie je možné funkciu spustiť bez if - ak by sa to urobilo, vzniklo by nekonečné volanie funkcií.

Príklad . Rekurzia na výpis prvkov vnorených zoznamov

Rekurzie sa najčastejšie používajú na prechádzanie zoznamov rôzneho stupňa vnorenia. Majme nasledujúci zoznam:

pythonlst = [1, [2, 3], [[4, 5], [6, 7, 8, [9]]]]

Vytvorme funkciu, ktorá ho prejde. V nej je najprv potrebné nastaviť podmienku, aby prvok, ktorý je primitívom, t.j. jednoducho číslom vybratým zo zoznamu, bol vypísaný do konzoly. A ak je prvkom zložený objekt, napríklad vnorený zoznam, v tomto prípade nech funkcia zavolá sama seba, t.j. dôjde k rekurzii. Na kontrolu typu prvku použijeme funkciu isinstance. Len pre náš príklad do prvého parametra isinstance napíšeme el a druhým bude typ list:

pythondef func(lst):
  for el in lst:
    if isinstance(el, list):
      func(el)
    else:
      print(el)

Pri volaní funkcie sa vypíše rad všetkých čísel z vnoreného zoznamu:

pythonfunc(lst) # vypíše 1, 2, ... 8, 9

Príklad . Rekurzia pre operácie s prvkami vnorených zoznamov

Rekurzie možno použiť aj pre rôzne operácie s prvkami vnorených zoznamov. Majme nasledujúci zoznam:

pythonlst = [1, [2, 3], [[4, 5], [6, 7, 8, [9]]]]

Získajme súčet všetkých jeho prvkov. Na to vo funkcii deklarujme premennú res, do ktorej sa bude hromadiť súčet čísel. V podmienke napíšme, že ak je prvok zloženým objektom, dostane sa v parametri funkcie func a pripočíta sa k súčtu. To znamená, že prvok bude v rekurzii, kým sa nestane primitívom. A v tomto prípade sa jednoducho pripočíta k súčtu zapísanému v res:

pythondef func(lst):
  res = 0
  for el in lst:
    if isinstance(el, list):
      res += func(el)
    else:
      res += el
  return res

Zavolajme funkciu a vypíšme jej výsledok do konzoly:

pythonprint(func(lst)) # vypíše 45

Príklad . Rekurzia pre nahromadenie do zoznamu

Pomocou rekurzie je možné rozložiť vnorené zoznamy do jedného jednorozmerného zoznamu. Majme nasledujúci zoznam:

pythonlst = [1, [2, 3], [[4, 5], [6, 7, 8, [9]]]]

Napíšme vo funkcii prázdny zoznam res, do ktorého sa budú hromadiť prvky pôvodného zoznamu. Ďalej spustíme cyklus a nastavíme podmienku - ak je prvok zoznamom, dostane sa do metódy extend. Táto metóda pripája prvky jedného zoznamu na koniec druhého zoznamu, t.j. prvky vnoreného zoznamu sa dostanú na koniec zoznamu res:

pythondef func(lst):
  res = []
  for el in lst:
    if isinstance(el, list):
      res.extend(func(el))
    else:
      res.append(el)
  return res
  
print(func(lst))

Výsledok vykonaného kódu:

python[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Praktické úlohy

python{
  'a': {
    'b': 1,
    'c': 2,
    'd': {
      'e': 3,
      'f': 4
    }
  },
  'j': {
    'h': 5,
    'k': 6,
  },
  'l': 7
}