通常求1+2+…+n除了用公式n(n+1)/2之外,無外乎循環和遞歸兩種思路。由於已經明確限制for和while的使用,循環已經不能再用了。同樣,遞歸函數也需要用if語句或者條件判斷語句來判斷是繼續遞歸下去還是終止遞歸,但現在題目已經不允許使用這兩種語句了。
我們仍然圍繞循環做文章。循環只是讓相同的代碼執行n遍而已,我們完全可以不用for和while達到這個效果。比如定義一個類,我們new一含有n個這種類型元素的數組,那麼該類的構造函數將確定會被調用n次。我們可以將需要執行的代碼放到構造函數裏。如下代碼正是基於這個思路: 解法一:利用構造函數
class Temp
{
public:
Temp() { ++ N; Sum += N; }
static void Reset() { N = 0; Sum = 0; }
static int GetSum() { return Sum; }
private:
static int N;
static int Sum;
};
int Temp::N = 0;
int Temp::Sum = 0;
int solution1_Sum(int n)
{
Temp::Reset();
Temp *a = new Temp[n];
delete []a;
a = 0;
return Temp::GetSum();
}
我們同樣也可以圍繞遞歸做文章。既然不能判斷是不是應該終止遞歸,我們不妨定義兩個函數。一個函數充當遞歸函數的角色,另一個函數處理終止遞歸的情況,我們需要做的就是在兩個函數裏二選一。從二選一我們很自然的想到布爾變量,比如ture(1)的時候調用第一個函數,false(0)的時候調用第二個函數。那現在的問題是如和把數值變量n轉換成布爾值。如果對n連續做兩次反運算,即!!n,那麼非零的n轉換爲true,0轉換爲false。有了上述分析,我們再來看下面的代碼:
C++代碼
解法二:利用虛函數
class A;
A* Array[2];
class A
{
public:
virtual int Sum (int n) { return 0; }
};
class B: public A
{
public:
virtual int Sum (int n) { return Array[!!n]->Sum(n-1)+n; }
};
int solution2_Sum(int n)
{
A a;
B b;
Array[0] = &a;
Array[1] = &b;
int value = Array[1]->Sum(n);
return value;
}
這種思路是用虛函數來實現函數的選擇。當n不爲零時,執行函數B::Sum;當n爲0時,執行A::Sum。
在純C語言的編譯環境中,我們不能使用虛函數,此時可以使用函數指針模擬,這樣代碼可能還更直觀一些:
C++代碼
解法三:利用函數指針
typedef unsigned int (*fun)(unsigned int);
unsigned int Solution3_Teminator(unsigned int i)
{
return 0;
}
unsigned int Sum_solution3 (unsigned int i)
{
static fun f[2]={Solution3_Teminator, Sum_solution3 };
return i+f[!!i](i-1);
}
另外我們還可以讓編譯器幫我們來完成類似於遞歸的運算,比如如下代碼:
C++代碼
利用模板類型求解
template <unsigned int n> struct Sum_Solution4
{
enum Value { N = Sum_Solution4<n - 1>::N + n};
};
template <> struct Sum_Solution4<1>
{
enum Value { N = 1};
};
Sum_Solution4 <100>::N就是1+2+…+100的結果。當編譯器看到Sum_Solution4<100>時,就是爲模板類Sum_Solution4 以參數100生成該類型的代碼。但以100爲參數的類型需要得到以99爲參數的類型,因爲Sum_Solution4<100>::N=Sum_Solution4<99>::N+100。這個過程會遞歸一直到參數爲1的類型,由於該類型已經顯式定義,編譯器無需生成,遞歸編譯到此結束。由於這個過程是在編譯過程中完成的,因此要求輸入n必須是在編譯期間就能確定,不能動態輸入。這是該方法最大的缺點。而且編譯器對遞歸編譯代碼的遞歸深度是有限制的,也就是要求n不能太大。