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如何用递归函数找出航班图中所有从起点到终点的路径(无需额外参数)

花韻仙語

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发布时间:2026-01-08 17:40:21

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来源于php中文网

原创

如何用递归函数找出航班图中所有从起点到终点的路径(无需额外参数)

本文介绍如何在不增加辅助参数的前提下,通过类成员变量保存初始源点,实现递归遍历有向航班图并返回所有合法路径的完整解决方案。

在原始代码中,printAllPathsUtil(String help, String src, String d, List localPathList) 多余地引入了 help 参数用于记录初始出发国(如 "ISRAEL"),但该值在整个递归调用链中恒定不变——这正说明它不属于递归状态变量,而应作为上下文常量提取为类的成员字段。

✅ 正确设计思路:用类状态替代冗余参数

我们将 help(即原始起点)提升为 all_flight 类的私有字段 origin,并在主入口方法(如 printAllPaths)中初始化。递归核心方法 printAllPathsUtil 仅保留真正变化的参数:当前节点 src、目标 d 和当前路径 localPathList。这样既符合函数签名要求,又保持逻辑清晰、无状态污染。

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✅ 重构后的完整可运行代码(Java)

import java.util.*;

class Flight {
    String from;
    String to;

    public Flight(String from, String to) {
        this.from = from;
        this.to = to;
    }

    public void print() {
        System.out.println(from + " → " + to);
    }
}

class AllFlight { // 类名遵循 Java 命名规范(PascalCase)
    private final List flights = new ArrayList<>();
    private String origin; // ✅ 关键:用成员变量替代 help 参数

    public void addEdge(Flight flight) {
        flights.add(flight);
    }

    // ✅ 入口方法:初始化 origin 并启动递归
    public List> printAllPaths(String src, String dest) {
        this.origin = src; // 一次性设定起点
        List> result = new ArrayList<>();
        List currentPath = new ArrayList<>();
        dfs(src, dest, currentPath, result);
        return result;
    }

    // ✅ 核心递归方法(无 help 参数!)
    private void dfs(String src, String dest, List currentPath, List> result) {
        // 终止条件:到达目的地
        if (src.equals(dest)) {
            // 构建字符串路径:from→to→...→dest
            List pathStr = new ArrayList<>();
            for (Flight f : currentPath) {
                pathStr.add(f.from);
            }
            pathStr.add(dest); // 补上终点
            result.add(new ArrayList<>(pathStr));
            return;
        }

        // 遍历所有从当前 src 出发的航班
        for (Flight flight : flights) {
            if (flight.from.equals(src)) {
                currentPath.add(flight);
                dfs(flight.to, dest, currentPath, result);
                currentPath.remove(currentPath.size() - 1); // 回溯
            }
        }
    }

    // 辅助:打印所有路径(用于调试)
    public void printAllPathsUtil(String src, String dest) {
        List> paths = printAllPaths(src, dest);
        System.out.println("Found " + paths.size() + " path(s):");
        for (int i = 0; i < paths.size(); i++) {
            System.out.println("Path " + (i + 1) + ": " + paths.get(i));
        }
    }
}

// 主程序示例
public class FlightPathDemo {
    public static void main(String[] args) {
        AllFlight allFlight = new AllFlight();

        allFlight.addEdge(new Flight("ISRAEL", "ROMANIA"));
        allFlight.addEdge(new Flight("ISRAEL", "HOLAND"));
        allFlight.addEdge(new Flight("ISRAEL", "LONDON"));
        allFlight.addEdge(new Flight("ISRAEL", "U.S.A"));
        allFlight.addEdge(new Flight("HOLAND", "LONDON"));
        allFlight.addEdge(new Flight("LONDON", "ROMANIA"));

        // ✅ 调用无额外参数的接口
        allFlight.printAllPathsUtil("ISRAEL", "ROMANIA");
        // 输出示例:
        // Path 1: [ISRAEL, ROMANIA]
        // Path 2: [ISRAEL, HOLAND, LONDON, ROMANIA]
        // Path 3: [ISRAEL, LONDON, ROMANIA]
    }
}

⚠️ 关键注意事项

  • 避免全局/静态状态污染:原代码中使用 static int current 和 f.remove(0) 等操作破坏了数据结构稳定性,新版本完全基于传参与局部状态,线程安全且可重入。
  • 回溯必须严谨:每次递归前 add(),返回前 remove(),确保 currentPath 始终反映当前递归深度的真实路径。
  • 路径构建方式优化:返回的是 List>(如 [["ISRAEL","HOLAND","LONDON","ROMANIA"]]),而非 List,更符合题干“所有可能路径”的语义。
  • 图结构说明:本解法默认航班为有向边,且允许多次访问同一国家(无环检测)。若需防环(如避免 A→B→A),可在 currentPath 中检查 flight.to 是否已存在。

✅ 总结

去掉冗余参数的本质,是识别出哪些变量属于递归过程的状态变量(src, currentPath),哪些属于问题上下文的固定配置(origin, dest)。将后者转为类成员或封装进专用搜索器(如 PathFinder 类),是写出简洁、健壮、可维护递归代码的关键实践。

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