函數的遞歸調用

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遞歸問題是一個說簡單也簡單,說難也有點難理解的問題.我想非常有必要對其做一個總結.
首先理解一下遞歸的定義,遞歸就是直接或間接的調用自身.而至于什么時候要用到遞歸,遞歸和非遞歸又有那些區別?又是一個不太容易掌握的問題,更難的是對于遞歸調用的理解.下面我們就從程序+圖形的角度對遞歸做一個全面的闡述.
我們從常見到的遞歸問題開始:
1 階層函數
#include iostream
using namespace std;
int factorial(int n)
{
if (n == 0)
{
return 1;
}
else
{
int result = factorial(n-1);
return n * result;
}
}
int main()
{
int x = factorial(3);
cout x endl;
return 0;
}
這是一個遞歸求階層函數的實現。很多朋友只是知道該這么實現的,也清楚它是通過不斷的遞歸調用求出的結果.但他們有些不清楚中間發生了些什么.下面我們用圖對此做一個清楚的流程:
根據上面這個圖,大家可以很清楚的看出來這個函數的執行流程。我們的階層函數factorial被調用了4次.并且我們可以看出在調用后面的調用中,前面的調用并不退出。他們同時存在內存中。可見這是一件很浪費資源的事情。我們該次的參數是3.如果我們傳遞10000呢。那結果就可想而知了.肯定是溢出了.就用int型來接收結果別說10000,100就會產生溢出.即使不溢出我想那肯定也是見很浪費資源的事情.我們可以做一個粗略的估計:每次函數調用就單變量所需的內存為:兩個int型變量.n和result.在32位機器上占8B.那么10000就需要10001次函數調用.共需10001*8/1024 = 78KB.這只是變量所需的內存空間.其它的函數調用時函數入口地址等仍也需要占用內存空間。可見遞歸調用產生了一個不小的開銷.
2 斐波那契數列
int Fib(int n)
{
if (n = 1)
{
return n;
}
else
{
return Fib(n-1) + Fib(n-2);
}
}
這個函數遞歸與上面的那個有些不同.每次調用函數都會引起另外兩次的調用.最后將結果逐級返回.
我們可以看出這個遞歸函數同樣在調用后買的函數時,前面的不退出而是在等待后面的結果,最后求出總結果。這就是遞歸.
3
#include iostream
using namespace std;
void recursiveFunction1(int num)
{
if (num 5)
{
cout num endl;
recursiveFunction1(num+1);
}
}
void recursiveFunction2(int num)
{
if (num 5)
{
recursiveFunction2(num+1);
cout num endl;
}
}
int main()
{
recursiveFunction1(0);
recursiveFunction2(0);
return 0;
}
運行結果:
1
2
3
4
4
3
2
1
該程序中有兩個遞歸函數。傳遞同樣的參數,但他們的輸出結果剛好相反。理解這兩個函數的調用過程可以很好的幫助我們理解遞歸:
我想能夠把上面三個函數的遞歸調用過程理解了,你已經把遞歸調用理解的差不多了.并且從上面的遞歸調用中我們可以總結出遞歸的一個規律:他是逐級的調用,而在函數結束的時候是從最后面往前反序的結束.這種方式是很占用資源,也很費時的。但是有的時候使用遞歸寫出來的程序很容易理解,很易讀.
為什么使用遞歸:
1 有時候使用遞歸寫出來的程序很容易理解,很易讀.
2 有些問題只有遞歸能夠解決.非遞歸的方法無法實現.如:漢諾塔.
遞歸的條件:
并不是說所有的問題都可以使用遞歸解決,他必須的滿足一定的條件。即有一個出口點.也就是說當滿足一定條件時,程序可以結束,從而完成遞歸調用,否則就陷入了無限的遞歸調用之中了.并且這個條件還要是可達到的.
遞歸有哪些優點:
易讀,容易理解,代碼一般比較短.
遞歸有哪些缺點:
占用內存資源多,費時,效率低下.
因此在我們寫程序的時候不要輕易的使用遞歸,雖然他有他的優點,但是我們要在易讀性和空間,效率上多做權衡.一般情況下我們還是使用非遞歸的方法解決問題.若一個算法非遞歸解法非常難于理解。我們使用遞歸也未嘗不可.如:二叉樹的遍歷算法.非遞歸的算法很難與理解.而相比遞歸算法就容易理解很多.
對于遞歸調用的問題,我們在前一段時間寫圖形學程序時,其中有一個四連同填充算法就是使用遞歸的方法。結果當要填充的圖形稍微大一些時,程序就自動關閉了.這不是一個人的問題,所有人寫出來的都是這個問題.當時我們給與的解釋就是堆棧溢出。就多次遞歸調用占用太多的內存資源致使堆棧溢出,程序沒有內存資源執行下去,從而被操作系統強制關閉了.這是一個真真切切的例子。所以我們在使用遞歸的時候需要權衡再三.
簡單說,解決以上問題的思路是,循環執行n*n-1,直到n=1時。
#!/usr/local/bin/python3.3def recursion(n): #定義函數 if n == 1: return 1 else:
return n * recursion(n-1)print(recursion(10))
該示例執行結果是:
如何理解呢?第一點,函數中,調用自身函數的那部分句子,即return n *
recursion(n-1),把recursion(n-1)想像成另一個獨立的函數,該函數的功能返回n-1的值,如果n的值是1,則返回1,函數運行結束。第二點,直觀的看,可以把return
n * recursion(n-1)看成return n*(n-1)*(n-2)...1。而遞歸函數無非是在指定的條件下做普通的循環而已。
可以看出來的是,該題可以用斐波那契數列解決。
樓梯一共有n層,每次只能走1層或者2層,而要走到最終的n層。不是從n-1或者就是n-2來的。
F(1) = 1
F(2) = 2
F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n=3)
這是遞歸寫法,但是會導致棧溢出。在計算機中,函數的調用是通過棧進行實現的,如果遞歸調用的次數過多,就會導致棧溢出。
針對這種情況就要使用方法二,改成非遞歸函數。
將遞歸進行改寫,實現循環就不會導致棧溢出
網站名稱:python遞歸函數用法,python寫遞歸函數
本文路徑:http://www.yijiale78.com/article22/hseijc.html
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