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(qū)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(xiàn)。很多朋友只是知道該這么實現(xiàn)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(fā)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(zhí)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(guī)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(xiàn).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(yōu)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(yōu)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(zhí)行下去,從而被操作系統(tǒng)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.
def Sum(m): #函數返回兩個值:遞歸次數,所求的值 if m==1:return 1,m return 1+Sum(m-1)[0],m+Sum(m-1)[1]cishu=Sum(10)[0] print cishu def Sum(m,n=1): ... if m==1:return n,m ... return n,m+Sum(m-1,n+1)[1] print Sum(10)[0] 10 print Sum(5)[0] 5
python不能無限的遞歸調用下去。并且當輸入的值太大,遞歸次數太多時,python 都會報錯
首先說結論,python解釋器這么會限制遞歸次數,這么做為了避免"無限"調用導致的堆棧溢出。
tail recursion 就是指在程序最后一步執(zhí)行遞歸。這種函數稱為 tail recursion function。舉個例子:
這個函數就是普通的遞歸函數,它在遞歸之后又進行了 乘 的操作。 這種普通遞歸,每一次遞歸調用都會重新推入一個調用堆棧。
把上述調用改成 tail recursion function
tail recursion 的好處是每一次都計算完,將結果傳遞給下一次調用,然后本次調用任務就結束了,不會參與到下一次的遞歸調用。這種情況下,只重復用到了一個堆棧。因此可以優(yōu)化結構。就算是多次循環(huán),也不會出現(xiàn)棧溢出的情況。這就是 tail recursion optimization 。
c和c++都有這種優(yōu)化, python沒有,所以限制了調用次數,就是為了防止無限遞歸造成的棧溢出。
如果遞歸次數過多,導致了開頭的報錯,可以使用 sys 包手動設置recursion的limit
手動放大 recursionlimit 限制:
一、使用遞歸的背景
先來看一個??接口結構:
這個孩子,他是一個列表,下面有6個元素
展開children下第一個元素[0]看看:
發(fā)現(xiàn)[0]除了包含一些字段信息,還包含了 children 這個字段(喜當爹),同時這個children下包含了2個元素:
展開他的第一個元素,不出所料,也含有children字段(人均有娃)
可以理解為children是個對象,他包含了一些屬性,特別的是其中有一個屬性與父級children是一模一樣的,他包含父級children所有的屬性。
比如每個children都包含了一個name字段,我們要拿到所有children里name字段的值,這時候就要用到遞歸啦~
二、find_children.py
拆分理解:
1.首先import requests庫,用它請求并獲取接口返回的數據
2.若children以上還有很多層級,可以縮小數據范圍,定位到children的上一層級
3.來看看定義的函數
我們的函數調用:find_children(node_f, 'children')
其中,node_f:json字段
??? children:遞歸對象
?以下這段是實現(xiàn)遞歸的核心:
?? if items['children']:
?items['children']不為None,表示該元素下的children字段還有子類數據值,此時滿足if條件,可理解為 if 1。
?items['children']為None,表示該元素下children值為None,沒有后續(xù)可遞歸值,此時不滿足if條件,可理解為 if 0,不會再執(zhí)行if下的語句(不會再遞歸)。
至此,每一層級中children的name以及下一層級children的name就都取出來了
希望到這里能幫助大家理解遞歸的思路,以后根據這個模板直接套用就行
(晚安啦~)
源碼參考:
def factorial(n):
if n0:
return '負數不可以階乘'
if n==1 or n==0:
return 1
return n*factorial(n-1)
print(factorial(10))
函數體里 調用 函數本身 就行
就是遞歸到什么時候該停下來。
比如斐波那契數列,1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在數學上,斐波納契數列以如下被以遞歸的方法定義:F(0)=0,F(xiàn)(1)=1, F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n=2,n∈N*)。
可以看到他的規(guī)律為,第N個數的值為第N-1和第N-2個數的值之和。比如要求F(10),得先求F(9)和F(8),要求F(9)得先求F(8)和F(7)……如此遞歸下去,但是F(1)和F(2)的值始終是1,那n=1或者n=2就可以作為遞歸的終止條件。
def?fib(n):
if?n=2?:
return?1
else:
return?fib(n-1)+fib(n-2)