递归与迭代

自闭症网瘾萝莉.ら 提交于 2019-11-27 02:04:57

 关于c语言部分函数的一些总结和注意事项:

 

递归是一种强有力的技巧,但是和其他技巧一样,它也可能被误用。这里就有一个例子。阶乘的定义往往就是以递归的形式描述的。factorial(n)=1,n<=0; factorial(n)=n*factorial(n-1),n>0;

这个定义同时具备了递归所需要的两个特性:1、存在限制条件,当符合这个条件时递归便不再继续;2、每次递归调用之后越来越接近这个限制条件。用这种方式定义阶乘往往引导人们使用递归来实现阶乘函数。程序如下所示:

 1 //用递归方法计算n的阶乘 2  3 long factorial(int n) 4  5 { 6  7    if(n<=0) 8  9      return 1;10 11   else12 13      return  n*factorial(n-1);14 15 }

但它不是递归的良好用法。为什么呢?因为递归函数调用将涉及一些运行时开销——参数必须压到堆栈中,为局部变量分配内存空间(所有递归均如此,并非特指这个例子),寄存器的值必须保存等。当递归函数的每次调用返回时,上述这些操作必须还原,恢复成原来的样子。所以,基于这些开销,对于这个程序而言,它并没有简化问题的解决方案。下面这个函数是尾部递归的一个例子,由于函数在递归调用返回后不再执行任何任务,所以尾部递归可以很方便的转换成一个简单循环,完成相同的任务 ,程序效率更为有效。

 1 //用迭代的方法计算n的阶乘 2  3 long factorial(int n) 4  5 { 6  7      int result=1; 8  9      while(n>1)10 11      {12 13      result*=n;14 15       n-=1;16 17       }18 19       return result;20 21 }


许多问题是以递归的形式进行解释的,这只是因为它比非递归形式更为清晰。但是,这些问题的迭代往往比递归实现效率更高,代码的可读性可能稍差一些。当一个问题相当复杂,难以用迭代形式实现时,此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运行时开销。当你使用递归时候,一定要考虑它所带来的好处与它的代价之间的比较。

递归与迭代的区别
 1 //以下以一个斐波那契数列的例子说明: 2  3 //---------------------------------- 4  5 //1.迭代方法: 6  7 public class Fab_iterate  8 { 9     public static void main(String[] args) 10   {11    System.out.println("结果是:"+Fab(8));   //求第八个位置的数12   }13   public static long Fab(int index)   //斐波那契数列14   {15         if(index == 1 || index == 2)16        {17             return 1;18        }19       else20       {21            long f1 = 1L;22            long f2 = 1L;23            long f3 = 0;24            for(int i = 0;i < index-2;i ++)  //迭代求值25            {      26             f3 = f1 + f2;27                f1 = f2;28                f2 = f3;29             }30            return f3;31        }32    }33 }34 35 36 //2.递归方法:37 38 public class Fab_recursion 39 {40    public static void main(String[] args)41   {42    System.out.println("结果是:"+fab(8));    //求第八个位置的数43   }44    public static long fab(int index)    //斐波那契数列45   {46       if(index == 1 || index == 2)47      {48        return 1;49       }50      else51      {52        return fab(index-1)+fab(index-2);    //递归求值53      }54     }55 }

/*下面说说递归和迭代在算法上的区别(仅供参考);

所谓递归,简而言之就是应用程序自身调用自身,以实现层次数据结构的查询和访问。 递归的使用可以使代码更简洁清晰,可读性更好(对于初学者到不见得),但由于递归需要系统堆栈,所以空间消耗要比非递归代码要大很多,而且,如果递归深度太大,可能系统资源会不够用。      往往有这样的观点:能不用递归就不用递归,递归都可以用迭代来代替。      诚然,在理论上,递归和迭代在时间复杂度方面是等价的(在不考虑函数调用开销和函数调用产生的堆栈开销),但实际上递归确实效率比迭代低,既然这样,递归没有任何优势,那么是不是就,没有使用递归的必要了,那递归的存在有何意义呢?      万物的存在是需要时间的检验的,递归没有被历史所埋没,即有存在的理由。从理论上说,所有的递归函数都可以转换为迭代函数,反之亦然,然而代价通常都是比较高的。但从算法结构来说,递归声明的结构并不总能够转换为迭代结构,原因在于结构的引申本身属于递归的概念,用迭代的方法在设计初期根本无法实现,这就像动多态的东西并不总是可以用静多态的方法实现一样。这也是为什么在结构设计时,通常采用递归的方式而不是采用迭代的方式的原因,一个极典型的例子类似于链表,使用递归定义及其简单,但对于内存定义(数组方式)其定义及调用处理说明就变得很晦涩,尤其是在遇到环链、图、网格等问题时,使用迭代方式从描述到实现上都变得不现实。 因而可以从实际上说,所有的迭代可以转换为递归,但递归不一定可以转换为迭代。        采用递归算法需要的前提条件是,当且仅当一个存在预期的收敛时,才可采用递归算法,否则,就不能使用递归算法。      递归其实是方便了程序员难为了机器,递归可以通过数学公式很方便的转换为程序。其优点就是易理解,容易编程。但递归是用栈机制实现的,每深入一层,都要占去一块栈数据区域,对嵌套层数深的一些算法,递归会力不从心,空间上会以内存崩溃而告终,而且递归也带来了大量的函数调用,这也有许多额外的时间开销。所以在深度大时,它的时空性就不好了。      而迭代虽然效率高,运行时间只因循环次数增加而增加,没什么额外开销,空间上也没有什么增加,但缺点就是不容易理解,编写复杂问题时困难。      因而,“能不用递归就不用递归,递归都可以用迭代来代替”这样的理解,还是辩证的来看待,不可一棍子打死。*/

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