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目錄
函數(shù)執(zhí)行流程:... 1
recursion:... 3
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recursion,遞歸函數(shù)
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http://pythontutor.com/visualize.html#mode=edit
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例:
def foo1(b,b1=3):
??? print('foo1 called',b,b1)
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def foo2(c):
??? foo3(c)
??? print('foo2 called',c)
???
def foo3(d):
??? print('foo3 called',d)
???
def main():
??? print('main called')
??? foo1(100,101)
??? foo2(200)
??? print('main ending')
???
main()
執(zhí)行過程:
全局幀中生成foo1,foo2,foo3,main函數(shù)對象;
main函數(shù)調(diào)用;
main中查找內(nèi)建函數(shù)print壓棧,將常量字符串(main called)壓棧,調(diào)用函數(shù)print,彈出棧頂;
main中全局查找函數(shù)foo1壓棧,將常量100,101壓棧,調(diào)用函數(shù)foo1,創(chuàng)建棧幀;print函數(shù)壓棧,字符串和變量b,b1壓棧,調(diào)用函數(shù),彈出棧頂,返回值;
main中全局查找函數(shù)foo2壓棧,將常量200壓棧,調(diào)用函數(shù)foo2,創(chuàng)建棧幀;foo3函數(shù)壓棧,變量c引用壓棧,調(diào)用foo3,創(chuàng)建棧幀,foo3完成,print函數(shù)調(diào)用后返回;foo2恢復調(diào)用,執(zhí)行print后返回值;
main中foo2調(diào)用結(jié)束,彈出棧頂;main繼續(xù)執(zhí)行,print函數(shù)調(diào)用,彈出棧頂,main函數(shù)返回;
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注:
棧,后進先出;
保護當前函數(shù)運行的數(shù)據(jù),出現(xiàn)函數(shù)調(diào)用,依次壓棧;
保護現(xiàn)場-->函數(shù)壓棧-->給函數(shù)創(chuàng)建空間frame-->在frame內(nèi)執(zhí)行-->依次出棧-->恢復現(xiàn)場;
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函數(shù)直接或者間接調(diào)用自身就是遞歸;
遞歸需要有邊界條件、遞歸前進段(壓棧)、遞歸返回段(彈出);
遞歸一定要有邊界條件(沒有邊界條件自己調(diào)自己會棧溢出、內(nèi)存溢出,會將計算機資源耗盡,無限調(diào)用);
當邊界條件不滿足時,遞歸前進;
當邊界條件滿足時,遞歸返回;
直接遞歸,自己調(diào)自己;
間接遞歸,通過別的函數(shù)調(diào)用了函數(shù)自身;
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recursion要求:
一定要有退出條件,遞歸調(diào)用一定要執(zhí)行到這個退出條件,沒有退出條件的遞歸調(diào)用,就是無限調(diào)用;
遞歸調(diào)用的深度不宜過深,python對遞歸調(diào)用的深度作了限制,以保護解釋器;超過遞歸深度限制,拋RecursionError: maximum recursion depth excedded超出最大深度;sys.getrecursionlimit(),總共不能超過1000層,自己可用980多,還有其它函數(shù)在用;sys.setrecursionlimit(2000),不要改此項,生產(chǎn)中函數(shù)復雜,變量、常量各種對象都用內(nèi)存;
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recursion的性能:
循環(huán)稍微復雜一些,但只要不是死循環(huán),可以多次迭代直至算出結(jié)果;
fib函數(shù)代碼極簡易懂,但只能獲取到最外層的函數(shù)調(diào)用,內(nèi)部遞歸結(jié)果都是中間結(jié)果,且給定一個n都要進行近2n次遞歸,深度越深效率越低,為了獲取fibnacci需要外面再套一個n次的for循環(huán),效率就更低了;
遞歸還有深度限制,如果遞歸復雜,函數(shù)反復壓棧,堆內(nèi)存很快就溢出了;
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recursion總結(jié):
遞歸是一種很自然的表達,符合邏輯思維;
遞歸相對運行效率低,每一次調(diào)用函數(shù)都要開辟棧幀;
遞歸有深度限制,如果遞歸層次太深,函數(shù)反復壓棧,棧內(nèi)存很快就溢出了;
如果是有限次數(shù)的遞歸,可以使用遞歸調(diào)用,或者使用循環(huán)代替,循環(huán)的代碼稍復雜些,但只要不是死循環(huán),可以多次迭代,直至算出結(jié)果;
絕大多數(shù)遞歸,都可使用循環(huán)實現(xiàn);
即使遞歸代碼很簡潔,但能不用則不用;
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fibnacci number
如果設F(n)為該數(shù)列的第n項,n∈N*,即F(n)=F(n-1)+F(n-2);
F(0)=0
F(1)=1
F(n)=F(n-1)+F(n-2)
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例:
importdatetime
importsys
start = datetime.datetime.now()
pre =0
cur =1
print(pre,cur,end=' ')
n =35
for_inrange(n-1):
??? pre,cur = cur,pre+cur
???print(cur,end=' ')
print()
delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
print(delta)
print(sys.getrecursionlimit())
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例:
importdatetime
start = datetime.datetime.now()
deffib(n):
???return1ifn <2elsefib(n-1) + fib(n-2)
foriinrange(35):
???print(fib(i),end=' ')
print()
delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
print(delta)
注:
代碼雖很精簡,但效率低,經(jīng)測耗時8.127465s;
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例:
deffib(n,pre=0,cur=1):
??? pre,cur = cur,pre+cur
???print(cur,end=' ')
???ifn ==2:
???????return
???fib(n-1,pre,cur)
fib(10)
注:
改進,與循環(huán)思想類似;
參數(shù)n是邊界條件,用n來計數(shù);
上一次的計算結(jié)果,直接作為函數(shù)的實參;
效率很高;
和循環(huán)比較,性能相近,所以遞歸并不一定效率低下,但遞歸有深度限制;
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間接遞歸:
通過別的函數(shù)調(diào)用了函數(shù)自身,如果構(gòu)成了循環(huán)遞歸調(diào)用是非常危險的,但是往往這種情況在代碼復雜的情況下,還是可能發(fā)生這種調(diào)用,要用代碼的規(guī)范(少用遞歸,腦跟)來避免這種遞歸調(diào)用的發(fā)生;
def foo1():
??? foo2()
def foo2():
??? foo1()
foo1()
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習題:
1、求n的階乘?
2、將一個數(shù)逆序放入列表中,1234-->[4,3,2,1]?
3、解決猴子吃桃問題?
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1、
方一:
deffac(n):
???return1ifn ==1elsen * fac(n-1)
print(fac(5))
方二:
deffac(num,mul=1):
??? mul *= num
???ifnum ==1:
???????returnmul
???returnfac(num-1,mul)
print(fac(5))
################
deffac(num,mul=None):
???ifmulis None:
??????? mul = [1]
???ifnum ==1:
???????returnmul[0]
??? mul[0] *= num
??? fac(num-1,mul)
???returnmul
print(fac(5))
################
deffac(num,mul=1):
???ifnum ==1:
???????returnmul
??? mul *= num
???print(mul)
??? fac(num-1,mul)
???returnmul
fac(5)
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2、
方一:
defrev(num,lst=None):
???iflstis None:
??????? lst = []
??? x,y =divmod(num,10)
??? lst.append(y)
???ifx ==0:
???????returnlst
???returnrev(x,lst)
print(rev(1234))
方二:
defrev(num,target=[]):
???ifnum:
??????? target.append(num[len(num)-1])?? #等價于target.append(num[-1:]
??????? rev(num[:len(num)-1])
???returntarget
print(rev(str(1234)))
注:
target是位置參數(shù),只不過有默認值;rev(num,*,target),這個target是關鍵字參數(shù)且是keyword-only參數(shù);位置參數(shù)的默認值放在__defaults__里,關鍵字參數(shù)的默認值在__kwdefaults__里;
函數(shù)對象沒變,每次都是rev這個對象,所以該對象的默認值是固定的;
方三:
num =str(1234)
defrev(x):
???ifx == -1:
???????return''
???returnnum[x] + rev(x-1)
print(rev(len(num)-1))
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3、
defpeach(days=10):
???ifdays ==1:
???????return1
???return(peach(days-1)+1) *2
print(peach())
注:
這里必須是10,因為return?(peach(days-1)+1)*2立即拿不到結(jié)果,必須通過再次進入函數(shù)時,判斷是不是到了最后一天;即,當前使用的值是由下一次函數(shù)調(diào)用得到,所以要執(zhí)行10次函數(shù)調(diào)用;
###############
defpeach(days=1):?? #days只用于計數(shù)
???ifdays ==10:
???????return1
???return(peach(days+1)+1) *2
print(peach())
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