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  • 尾递归与普通递归

    尾递归(Tail Recursion)

        在传统的递归中,典型的模式是,你执行第一个递归调用,然后接着调用下一个递归来计算结果。这种方式中途你是得不到计算结果,知道所有的递归调用都返回。 这样虽然很大程度上简洁了代码编写,但是让人很难它跟高效联系起来。因为随着递归的深入,之前的一些变量需要分配堆栈来保存。

        尾递归相对传统递归,其是一种特例。在尾递归中,先执行某部分的计算,然后开始调用递归,所以你可以得到当前的计算结果,而这个结果也将作为参数传入下一次递归。这也就是说函数调用出现在调用者函数的尾部,因为是尾部,所以其有一个优越于传统递归之处在于无需去保存任何局部变量,从内存消耗上,实现节约特性。
    下面以递归计算加法的实例来说明:

    我们用python实现:

    普通递归调用:

    1 def recursion(n):
    2     if n==1:
    3         return n
    4     else:
    5         return n+recursion(n-1)  

    调用这个函数recursion(5),编译器会执行:

    recursion(5)
    5+recursion(4)
    5+(4+recursion(3))
    5+(4+(3+recursion(2)))
    5+(4+(3+(2+recursion(1))))
    5+(4+(3+(2+1)))
    15
    此处编译器会分配递归栈来保存中间结果
    下来看尾递归实现:
    1 def tail_recursion(n,total=0):
    2     if n==0:
    3         return total
    4     else:
    5         return tail_recursion(n-1,  total+n)  

    此时,编译器做的工作:

    tail_recursion(5,0)
    tail_recursion(4,5)
    tail_recursion(3,9)
    tail_recursion(2,12)
    tail_recursion(1,14)
    tail_recursion(0,15)
    15
    你可以看到当前时刻的计算值作为第二个参数传入下一个递归,使得系统不再需要保留之前计算结果。
    尾递归的优势就显而易见了。
    但是python本身不支持尾递归(没有对尾递归做优化),而且对递归的次数有限制,当递归深度超过1000时,会抛出异常:
    分别执行recursion(998),tail_recursion(998,0)
    输出:
    498501
    498501
    没有问题,当调用
    recursion(999),tail_recursion(999,0)时,
    输出:RuntimeError: maximum recursion depth exceeded
    因为递归次数超出了1000。



    概括:::

    尾递归是指,在函数返回的时候,调用自身本身,并且,return语句不能包含表达式。这样,
    编译器或者解释器就可以把尾递归做优化,使递归本身无论调用多少次,都只占用一个栈帧,不会出现栈溢出的情况。

    例子:合并两个有序列表!

     
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