线性递归和尾递归
在數據結構與算法中,包括在做《劍指OFFER》的過程中,很多時候都會用到遞歸,之前對尾遞歸概念模模糊糊的,看了很多前輩寫的博客,這里對其做點總結。
1.遞歸:在計算機科學領域中,遞歸是通過遞歸函數來實現的,程序調用自身的編程技巧稱為遞歸
還是從簡單的階乘來理解:計算n!
計算公式:n!=nx(n-1)x(n-2)......2x1;
使用遞歸的方式定義為:
2.線性遞歸:線性遞歸函數的最后一步操作不是遞歸操作,而是其他的操作,這樣的遞歸方式稱為線性遞歸。這里我可以看到線性遞歸的最后一步是n*fact(n-1),是乘法而非遞歸。在每次遞歸調用時,遞歸函數中的參數,局部變量等都要進行壓棧操作,當數據量很大的時候,會造成棧溢出
3.尾遞歸:尾遞歸函數的最后一步操作是遞歸,以上述代碼為例:最后一步操作是facttail(n-1,n*a),即遞歸操作,所以是尾遞歸。這樣的好處是,不用花費大量的??臻g來保存上次遞歸中的參數、局部變量等,即不需要重復壓棧。這是因為上次遞歸操作結束后,已經將之前的數據計算出來,傳遞給當前的遞歸函數,所以尾遞歸只會占用衡量的內存
如何寫尾遞歸?形式上只要最后一個return語句是單純函數就可以。如:
return tailSum(x+1);而不是return tailSum(x+1)+x;
另外需要注意的是:
1.線性遞歸,函數在遞歸調用之前并沒有完成全部計算,還需要調用遞歸函數完成后才能完成運算任務,比如return n * fact(n - 1);這句話,這個fact(n)在算完fact(n-1)之后才能得到n * fact(n - 1)的運算結果然后才能返回。
2.尾遞歸,函數在遞歸調用之前已經把所有的計算任務已經完畢了,他只要把得到的結果全交給子函數就可以了,無需保存什么,子函數其實可以不需要再去創建一個棧幀,直接把就著當前棧幀,把原先的數據覆蓋即可。
3.編譯器對尾遞歸的優化實際上就是當他發現在做尾遞歸的時候,就不會去不斷創建新的棧幀,而是就著當前的棧幀不斷的去覆蓋,一來防止棧溢出,二來節省了調用函數時創建棧幀的開銷
4.Java,C#和Python都不支持編譯環境自動優化尾遞歸,而C支持尾遞歸
5.尾遞歸是把變化的參數傳遞給遞歸函數的變量;非尾遞歸,下一個函數結束以后此函數還有后續,所以必須保存本身的環境以供處理返回值。
總結
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