如果我们使用循环而不是递归,或者反之,在两者都可以达到相同目的的算法中,性能是否会受到影响?检查给定的字符串是否是回文。 我见过许多程序员使用递归作为一种炫耀的手段,当一个简单的迭代算法可以满足要求。 编译器在决定使用什么时起着至关重要的作用吗?
使用递归,每次“迭代”都会产生函数调用的成本,而使用循环,你通常只需要支付递增/递减的代价。因此,如果循环的代码并不比递归解决方案的代码复杂多少,循环通常会优于递归。
递归的内存开销更大,因为每次递归调用通常都需要将一个内存地址推入堆栈,以便稍后程序可以返回到那个地址。
尽管如此,在许多情况下,递归比循环更自然、更可读——比如在处理树的时候。在这些情况下,我建议坚持使用递归。
通常情况下,人们会期望性能损失在另一个方向上。递归调用会导致构建额外的堆栈帧;对此的惩罚各不相同。此外,在一些语言中,如Python(更准确地说,是在某些语言的某些实现中……),对于递归指定的任务,您可能很容易遇到堆栈限制,例如在树状数据结构中查找最大值。在这些情况下,你应该坚持使用循环。
编写好的递归函数可以在一定程度上降低性能损失,前提是你有一个优化尾部递归的编译器,等等(还要再次检查,确保函数真的是尾部递归——这是许多人都会犯的错误之一)。
除了“边缘”情况(高性能计算、非常大的递归深度等)之外,最好采用最清楚地表达您的意图、设计良好且可维护的方法。仅在确定需求后进行优化。
这取决于“递归深度”。 这取决于函数调用开销对总执行时间的影响程度。
例如,用递归的方式计算经典阶乘是非常低效的,因为: —数据溢出风险 -栈溢出风险 —函数调用开销占执行时间的80%
同时开发一种最小-最大算法用于国际象棋游戏中的位置分析,该算法将分析后续的N步棋,可以在“分析深度”上以递归方式实现(正如我正在做的^_^)
递归可能会更昂贵,这取决于递归函数是否是尾部递归(最后一行是递归调用)。尾递归应该被编译器识别,并优化为迭代的对应部分(同时保持代码中简洁、清晰的实现)。
我将以最有意义的方式编写算法,并且对那些不得不在几个月或几年内维护代码的可怜的傻瓜(无论是你自己还是其他人)来说是最清楚的。如果你遇到了性能问题,那就分析你的代码,然后,只有在那之后,你才能通过迭代实现来进行优化。您可能需要研究一下内存和动态编程。
Your performance deteriorates when using recursion because calling a method, in any language, implies a lot of preparation: the calling code posts a return address, call parameters, some other context information such as processor registers might be saved somewhere, and at return time the called method posts a return value which is then retrieved by the caller, and any context information that was previously saved will be restored. the performance diff between an iterative and a recursive approach lies in the time these operations take.
从实现的角度来看,当处理调用上下文所需的时间与执行方法所需的时间相当时,您才真正开始注意到差异。如果递归方法的执行时间比调用上下文管理部分要长,那么就采用递归方法,因为代码通常更易于阅读和理解,而且不会注意到性能损失。否则,出于效率考虑,可以进行迭代。
我相信java中的尾递归目前还没有优化。关于LtU和相关链接的详细讨论贯穿始终。它可能是即将到来的版本7中的一个功能,但显然,当与堆栈检查结合使用时,它会出现一些困难,因为某些帧会丢失。自Java 2以来,堆栈检查一直用于实现他们的细粒度安全模型。
http://lambda-the-ultimate.org/node/1333
迈克说得对。Java编译器或JVM没有优化尾部递归。你总是会得到这样的堆栈溢出:
int count(int i) {
return i >= 100000000 ? i : count(i+1);
}
据我所知,Perl没有优化尾递归调用,但是您可以伪造它。
sub f{
my($l,$r) = @_;
if( $l >= $r ){
return $l;
} else {
# return f( $l+1, $r );
@_ = ( $l+1, $r );
goto &f;
}
}
第一次调用时,它将在堆栈上分配空间。然后它将改变它的参数,并重新启动子例程,而不向堆栈添加任何东西。因此,它会假装从未调用过自己,将其转变为一个迭代过程。
注意,没有“my @_;”或“local @_;”,如果你这样做,它将不再工作。
在很多情况下,它提供了比迭代方法更优雅的解决方案,常见的例子是遍历二叉树,所以它不一定更难维护。一般来说,迭代版本通常更快一些(在优化过程中可能会取代递归版本),但递归版本更容易理解和正确实现。
递归在某些情况下非常有用。例如,考虑查找阶乘的代码
int factorial ( int input )
{
int x, fact = 1;
for ( x = input; x > 1; x--)
fact *= x;
return fact;
}
现在用递归函数来考虑这个问题
int factorial ( int input )
{
if (input == 0)
{
return 1;
}
return input * factorial(input - 1);
}
通过观察这两个,我们可以看到递归很容易理解。 但如果不小心使用,它也会很容易出错。 假设如果我们错过了if (input == 0),那么代码将执行一段时间,并以堆栈溢出结束。
比较递归和迭代就像比较十字螺丝刀和一字螺丝刀。在大多数情况下,你可以拆卸任何一个平头的十字螺钉,但如果你使用专为该螺钉设计的螺丝刀,那就更容易了,对吧?
有些算法只是适合递归,因为它们的设计方式(斐波那契数列,遍历树状结构等)。递归使算法更简洁,更容易理解(因此可共享和可重用)。
此外,一些递归算法使用“惰性评估”,这使得它们比迭代算法更有效。这意味着它们只在需要的时候执行昂贵的计算,而不是每次循环运行时都执行。
这应该足够让你开始了。我也会给你找一些文章和例子。
链接1:Haskel vs PHP(递归vs迭代)
下面是一个程序员必须使用PHP处理大型数据集的示例。他展示了在Haskel中使用递归处理是多么容易,但由于PHP没有简单的方法来完成相同的方法,他被迫使用迭代来获得结果。
http://blog.webspecies.co.uk/2011-05-31/lazy-evaluation-with-php.html
链接2:掌握递归
递归的坏名声大多来自于命令式语言的高成本和低效率。本文的作者讨论了如何优化递归算法,使其更快、更有效。他还介绍了如何将传统循环转换为递归函数,以及使用尾部递归的好处。我认为他的结束语总结了我的一些要点:
递归编程为程序员提供了一种更好的组织方式 以一种既可维护又逻辑一致的方式编写代码。” https://developer.ibm.com/articles/l-recurs/
链接3:递归比循环快吗?(回答)
下面是一个与你的问题类似的stackoverflow问题的答案链接。作者指出,许多与递归或循环相关的基准测试都是特定于语言的。命令式语言通常使用循环更快,使用递归更慢,函数式语言反之亦然。我想从这个链接中得到的主要观点是,在语言不可知论/情境盲目的意义上回答这个问题是非常困难的。
递归比循环快吗?
递归?从哪里开始呢,维基会告诉你"这是以一种自相似的方式重复项目的过程"
在我做C语言的时候,c++的递归是上帝的恩赐,就像“尾递归”。您还会发现许多排序算法使用递归。快速排序示例:http://alienryderflex.com/quicksort/
递归就像任何其他算法一样,适用于特定的问题。也许你不能马上或经常找到一个用途,但会有问题,你会很高兴它可用。
如果你只是在一个列表上迭代,那么当然,迭代出去。
其他几个答案提到了(深度优先)树遍历。这真的是一个很好的例子,因为这是对一个非常普通的数据结构所做的非常普通的事情。对于这个问题,递归是非常直观的。
点击这里查看“查找”方法: http://penguin.ewu.edu/cscd300/Topic/BSTintro/index.html
对于可以分解成多个更小的部分的问题,递归比迭代更好。
例如,要制作一个递归斐波那契算法,您将fib(n)分解为fib(n-1)和fib(n-2),并计算这两部分。迭代只允许你一遍又一遍地重复一个函数。
然而,Fibonacci实际上是一个坏例子,我认为迭代实际上更有效。注意fib(n) = fib(n-1) + fib(n-2)和fib(n-1) = fib(n-2) + fib(n-3)。Fib (n-1)被计算了两次!
一个更好的例子是树的递归算法。分析父节点的问题可以分解为分析每个子节点的多个更小的问题。与斐波那契例子不同,较小的问题是相互独立的。
所以,对于那些可以分解成多个、更小、独立、相似问题的问题,递归比迭代更好。
递归比迭代的任何可能定义都更简单(因此也更基本)。你可以只用一对组合子定义一个图灵完备系统(是的,在这样的系统中,甚至递归本身也是一个衍生概念)。Lambda演算是一个同样强大的基本系统,具有递归函数。但是如果你想正确地定义一个迭代,你需要更多的原语来开始。
至于代码——不,递归代码实际上比纯迭代代码更容易理解和维护,因为大多数数据结构都是递归的。当然,为了正确使用它,至少需要一种支持高阶函数和闭包的语言,以简洁的方式获得所有标准的组合子和迭代器。当然,在c++中,复杂的递归解决方案可能看起来有点丑,除非你是fc++的铁杆用户。
在许多情况下,由于缓存提高了性能,递归更快。例如,这是一个使用传统归并例程的归并排序的迭代版本。它将比递归实现运行得慢,因为缓存改进了性能。
迭代实现
public static void sort(Comparable[] a)
{
int N = a.length;
aux = new Comparable[N];
for (int sz = 1; sz < N; sz = sz+sz)
for (int lo = 0; lo < N-sz; lo += sz+sz)
merge(a, lo, lo+sz-1, Math.min(lo+sz+sz-1, N-1));
}
递归实现
private static void sort(Comparable[] a, Comparable[] aux, int lo, int hi)
{
if (hi <= lo) return;
int mid = lo + (hi - lo) / 2;
sort(a, aux, lo, mid);
sort(a, aux, mid+1, hi);
merge(a, aux, lo, mid, hi);
}
PS -这是Kevin Wayne教授(普林斯顿大学)在Coursera上的算法课程上讲的。
我将通过“归纳”设计一个Haskell数据结构来回答你的问题,这是递归的一种“对偶”。然后我会展示这种对偶性是如何带来好的结果的。
我们为简单树引入一个类型:
data Tree a = Branch (Tree a) (Tree a)
| Leaf a
deriving (Eq)
我们可以把这个定义理解为“一棵树是一个分支(包含两棵树)或一个叶子(包含一个数据值)”。叶结点是一种最小的情况。如果树不是叶子,那么它一定是包含两棵树的复合树。这些是唯一的例子。
让我们做一个树:
example :: Tree Int
example = Branch (Leaf 1)
(Branch (Leaf 2)
(Leaf 3))
现在,让我们假设我们想给树中的每个值加1。我们可以通过调用:
addOne :: Tree Int -> Tree Int
addOne (Branch a b) = Branch (addOne a) (addOne b)
addOne (Leaf a) = Leaf (a + 1)
首先,请注意这实际上是一个递归定义。它将数据构造函数Branch和Leaf作为case(因为Leaf是最小值的,这是唯一可能的case),我们可以确定函数将终止。
用迭代风格编写addOne需要什么?循环进入任意数量的分支会是什么样子?
此外,这种递归通常可以用“函子”来分解。我们可以通过定义将树变成函子:
instance Functor Tree where fmap f (Leaf a) = Leaf (f a)
fmap f (Branch a b) = Branch (fmap f a) (fmap f b)
和定义:
addOne' = fmap (+1)
我们可以提出其他递归方案,例如代数数据类型的变形(或折叠)。使用变形法,我们可以这样写:
addOne'' = cata go where
go (Leaf a) = Leaf (a + 1)
go (Branch a b) = Branch a b
If the iterations are atomic and orders of magnitude more expensive than pushing a new stack frame and creating a new thread and you have multiple cores and your runtime environment can use all of them, then a recursive approach could yield a huge performance boost when combined with multithreading. If the average number of iterations is not predictable then it might be a good idea to use a thread pool which will control thread allocation and prevent your process from creating too many threads and hogging the system.
例如,在某些语言中,存在递归多线程归并排序实现。
但同样,多线程可以与循环而不是递归一起使用,因此这种组合的工作效果取决于更多因素,包括操作系统及其线程分配机制。
使用Chrome 45.0.2454.85 m,递归似乎要快得多。
代码如下:
(function recursionVsForLoop(global) {
"use strict";
// Perf test
function perfTest() {}
perfTest.prototype.do = function(ns, fn) {
console.time(ns);
fn();
console.timeEnd(ns);
};
// Recursion method
(function recur() {
var count = 0;
global.recurFn = function recurFn(fn, cycles) {
fn();
count = count + 1;
if (count !== cycles) recurFn(fn, cycles);
};
})();
// Looped method
function loopFn(fn, cycles) {
for (var i = 0; i < cycles; i++) {
fn();
}
}
// Tests
var curTest = new perfTest(),
testsToRun = 100;
curTest.do('recursion', function() {
recurFn(function() {
console.log('a recur run.');
}, testsToRun);
});
curTest.do('loop', function() {
loopFn(function() {
console.log('a loop run.');
}, testsToRun);
});
})(window);
结果
//使用标准for循环运行100次
循环运行100x。 完成时间:7.683ms
//使用带有尾递归的函数递归方法运行100次
100x递归运行。 完成时间:4.841毫秒
在下面的截图中,当每次测试运行300次循环时,递归再次以更大的优势获胜
In C++ if the recursive function is a templated one, then the compiler has more chance to optimize it, as all the type deduction and function instantiations will occur in compile time. Modern compilers can also inline the function if possible. So if one uses optimization flags like -O3 or -O2 in g++, then recursions may have the chance to be faster than iterations. In iterative codes, the compiler gets less chance to optimize it, as it is already in the more or less optimal state (if written well enough).
在我的例子中,我试图通过使用Armadillo矩阵对象,以递归和迭代的方式来实现矩阵求幂。算法可以在这里找到…https://en.wikipedia.org/wiki/Exponentiation_by_squaring。 我的函数是模板化的,我已经计算了1,000,000个12x12矩阵的10次方。我得到了以下结果:
iterative + optimisation flag -O3 -> 2.79.. sec
recursive + optimisation flag -O3 -> 1.32.. sec
iterative + No-optimisation flag -> 2.83.. sec
recursive + No-optimisation flag -> 4.15.. sec
这些结果是使用gcc-4.8与c++11标志(-std=c++11)和Armadillo 6.1与Intel mkl获得的。英特尔编译器也显示了类似的结果。
递归有一个缺点,使用递归编写的算法的空间复杂度为O(n)。 而迭代方法的空间复杂度为O(1)。这是使用迭代而不是递归的优点。 那我们为什么要用递归呢?
见下文。
有时使用递归编写算法更容易,而使用迭代编写相同的算法略难。在这种情况下,如果您选择遵循迭代方法,您将不得不自己处理堆栈。
堆栈溢出只会发生在编程语言没有内置内存管理....否则,请确保在函数(或函数调用、STDLbs等)中有一些内容。如果没有递归,就不可能有这样的东西……谷歌或SQL,或任何地方一个人必须有效地排序大型数据结构(类)或数据库。
如果你想要遍历文件,递归是一种方法,我敢肯定这就是find * | ?grep *的工作方式。有点像双重递归,特别是管道(但不要像很多人那样做一堆系统调用,如果你要把它放在那里供别人使用的话)。
高级语言,甚至clang/cpp也可以在后台实现相同的功能。
我发现了这些方法之间的另一个不同之处。 它看起来简单而不重要,但当你准备面试时,它有一个非常重要的角色,所以仔细看。
简而言之: 1)迭代后序遍历并不容易——这使得DFT更加复杂 2)循环检查更容易递归
细节:
在递归的情况下,很容易创建前后遍历:
想象一个相当标准的问题:“当任务依赖于其他任务时,打印所有应该执行的任务以执行任务5”
例子:
//key-task, value-list of tasks the key task depends on
//"adjacency map":
Map<Integer, List<Integer>> tasksMap = new HashMap<>();
tasksMap.put(0, new ArrayList<>());
tasksMap.put(1, new ArrayList<>());
List<Integer> t2 = new ArrayList<>();
t2.add(0);
t2.add(1);
tasksMap.put(2, t2);
List<Integer> t3 = new ArrayList<>();
t3.add(2);
t3.add(10);
tasksMap.put(3, t3);
List<Integer> t4 = new ArrayList<>();
t4.add(3);
tasksMap.put(4, t4);
List<Integer> t5 = new ArrayList<>();
t5.add(3);
tasksMap.put(5, t5);
tasksMap.put(6, new ArrayList<>());
tasksMap.put(7, new ArrayList<>());
List<Integer> t8 = new ArrayList<>();
t8.add(5);
tasksMap.put(8, t8);
List<Integer> t9 = new ArrayList<>();
t9.add(4);
tasksMap.put(9, t9);
tasksMap.put(10, new ArrayList<>());
//task to analyze:
int task = 5;
List<Integer> res11 = getTasksInOrderDftReqPostOrder(tasksMap, task);
System.out.println(res11);**//note, no reverse required**
List<Integer> res12 = getTasksInOrderDftReqPreOrder(tasksMap, task);
Collections.reverse(res12);//note reverse!
System.out.println(res12);
private static List<Integer> getTasksInOrderDftReqPreOrder(Map<Integer, List<Integer>> tasksMap, int task) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
Set<Integer> visited = new HashSet<>();
reqPreOrder(tasksMap,task,result, visited);
return result;
}
private static void reqPreOrder(Map<Integer, List<Integer>> tasksMap, int task, List<Integer> result, Set<Integer> visited) {
if(!visited.contains(task)) {
visited.add(task);
result.add(task);//pre order!
List<Integer> children = tasksMap.get(task);
if (children != null && children.size() > 0) {
for (Integer child : children) {
reqPreOrder(tasksMap,child,result, visited);
}
}
}
}
private static List<Integer> getTasksInOrderDftReqPostOrder(Map<Integer, List<Integer>> tasksMap, int task) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
Set<Integer> visited = new HashSet<>();
reqPostOrder(tasksMap,task,result, visited);
return result;
}
private static void reqPostOrder(Map<Integer, List<Integer>> tasksMap, int task, List<Integer> result, Set<Integer> visited) {
if(!visited.contains(task)) {
visited.add(task);
List<Integer> children = tasksMap.get(task);
if (children != null && children.size() > 0) {
for (Integer child : children) {
reqPostOrder(tasksMap,child,result, visited);
}
}
result.add(task);//post order!
}
}
注意,递归后序遍历不需要对结果进行后续反转。孩子先打印,你的任务最后打印。一切都很好。您可以执行递归的预顺序遍历(上面也显示了),这将需要反转结果列表。
迭代方法并不那么简单!在迭代(一个堆栈)方法中,你只能做一个预排序遍历,所以你必须在最后反转结果数组:
List<Integer> res1 = getTasksInOrderDftStack(tasksMap, task);
Collections.reverse(res1);//note reverse!
System.out.println(res1);
private static List<Integer> getTasksInOrderDftStack(Map<Integer, List<Integer>> tasksMap, int task) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
Set<Integer> visited = new HashSet<>();
Stack<Integer> st = new Stack<>();
st.add(task);
visited.add(task);
while(!st.isEmpty()){
Integer node = st.pop();
List<Integer> children = tasksMap.get(node);
result.add(node);
if(children!=null && children.size() > 0){
for(Integer child:children){
if(!visited.contains(child)){
st.add(child);
visited.add(child);
}
}
}
//If you put it here - it does not matter - it is anyway a pre-order
//result.add(node);
}
return result;
}
看起来很简单,不是吗?
但在一些面试中,这是一个陷阱。
It means the following: with the recursive approach, you can implement Depth First Traversal and then select what order you need pre or post(simply by changing the location of the "print", in our case of the "adding to the result list"). With the iterative (one stack) approach you can easily do only pre-order traversal and so in the situation when children need be printed first(pretty much all situations when you need start print from the bottom nodes, going upwards) - you are in the trouble. If you have that trouble you can reverse later, but it will be an addition to your algorithm. And if an interviewer is looking at his watch it may be a problem for you. There are complex ways to do an iterative post-order traversal, they exist, but they are not simple. Example:https://www.geeksforgeeks.org/iterative-postorder-traversal-using-stack/
因此,底线是:我会在面试中使用递归,这样更容易管理和解释。在任何紧急情况下,您都可以轻松地从前顺序遍历到后顺序遍历。在迭代中,你就没有那么灵活了。
我会使用递归,然后说:“好吧,但是迭代可以让我更直接地控制使用的内存,我可以很容易地测量堆栈大小,并禁止一些危险的溢出。”
递归的另一个优点——避免/注意图中的循环更简单。
例子(preudocode):
dft(n){
mark(n)
for(child: n.children){
if(marked(child))
explode - cycle found!!!
dft(child)
}
unmark(n)
}
把它写成递归,或者作为练习,可能会很有趣。
但是,如果要在生产中使用该代码,则需要考虑堆栈溢出的可能性。
尾递归优化可以消除堆栈溢出,但是您是否想要经历这样的麻烦,并且您需要知道您可以指望它在您的环境中进行优化。
每次算法递归,数据大小或n减少了多少?
If you are reducing the size of data or n by half every time you recurse, then in general you don't need to worry about stack overflow. Say, if it needs to be 4,000 level deep or 10,000 level deep for the program to stack overflow, then your data size need to be roughly 24000 for your program to stack overflow. To put that into perspective, a biggest storage device recently can hold 261 bytes, and if you have 261 of such devices, you are only dealing with 2122 data size. If you are looking at all the atoms in the universe, it is estimated that it may be less than 284. If you need to deal with all the data in the universe and their states for every millisecond since the birth of the universe estimated to be 14 billion years ago, it may only be 2153. So if your program can handle 24000 units of data or n, you can handle all data in the universe and the program will not stack overflow. If you don't need to deal with numbers that are as big as 24000 (a 4000-bit integer), then in general you don't need to worry about stack overflow.
但是,如果每次递归时都将数据或n的大小减小一个常数,那么当n仅变为20000时,就会遇到堆栈溢出。也就是说,当n为1000时,程序运行良好,你认为程序很好,然后在未来的某个时候,当n为5000或20000时,程序堆栈溢出。
所以如果你有堆栈溢出的可能,试着让它成为一个迭代的解决方案。
如果我们使用循环而不是 递归或者反之,在算法中两者都可以达到相同的目的?”
Usually yes if you are writing in a imperative language iteration will run faster than recursion, the performance hit is minimized in problems where the iterative solution requires manipulating Stacks and popping items off of a stack due to the recursive nature of the problem. There are a lot of times where the recursive implementation is much easier to read because the code is much shorter, so you do want to consider maintainability. Especailly in cases where the problem has a recursive nature. So take for example:
河内塔的递归实现:
def TowerOfHanoi(n , source, destination, auxiliary):
if n==1:
print ("Move disk 1 from source",source,"to destination",destination)
return
TowerOfHanoi(n-1, source, auxiliary, destination)
print ("Move disk",n,"from source",source,"to destination",destination)
TowerOfHanoi(n-1, auxiliary, destination, source)
相当短,很容易读。将其与对应的迭代TowerOfHanoi进行比较:
# Python3 program for iterative Tower of Hanoi
import sys
# A structure to represent a stack
class Stack:
# Constructor to set the data of
# the newly created tree node
def __init__(self, capacity):
self.capacity = capacity
self.top = -1
self.array = [0]*capacity
# function to create a stack of given capacity.
def createStack(capacity):
stack = Stack(capacity)
return stack
# Stack is full when top is equal to the last index
def isFull(stack):
return (stack.top == (stack.capacity - 1))
# Stack is empty when top is equal to -1
def isEmpty(stack):
return (stack.top == -1)
# Function to add an item to stack.
# It increases top by 1
def push(stack, item):
if(isFull(stack)):
return
stack.top+=1
stack.array[stack.top] = item
# Function to remove an item from stack.
# It decreases top by 1
def Pop(stack):
if(isEmpty(stack)):
return -sys.maxsize
Top = stack.top
stack.top-=1
return stack.array[Top]
# Function to implement legal
# movement between two poles
def moveDisksBetweenTwoPoles(src, dest, s, d):
pole1TopDisk = Pop(src)
pole2TopDisk = Pop(dest)
# When pole 1 is empty
if (pole1TopDisk == -sys.maxsize):
push(src, pole2TopDisk)
moveDisk(d, s, pole2TopDisk)
# When pole2 pole is empty
else if (pole2TopDisk == -sys.maxsize):
push(dest, pole1TopDisk)
moveDisk(s, d, pole1TopDisk)
# When top disk of pole1 > top disk of pole2
else if (pole1TopDisk > pole2TopDisk):
push(src, pole1TopDisk)
push(src, pole2TopDisk)
moveDisk(d, s, pole2TopDisk)
# When top disk of pole1 < top disk of pole2
else:
push(dest, pole2TopDisk)
push(dest, pole1TopDisk)
moveDisk(s, d, pole1TopDisk)
# Function to show the movement of disks
def moveDisk(fromPeg, toPeg, disk):
print("Move the disk", disk, "from '", fromPeg, "' to '", toPeg, "'")
# Function to implement TOH puzzle
def tohIterative(num_of_disks, src, aux, dest):
s, d, a = 'S', 'D', 'A'
# If number of disks is even, then interchange
# destination pole and auxiliary pole
if (num_of_disks % 2 == 0):
temp = d
d = a
a = temp
total_num_of_moves = int(pow(2, num_of_disks) - 1)
# Larger disks will be pushed first
for i in range(num_of_disks, 0, -1):
push(src, i)
for i in range(1, total_num_of_moves + 1):
if (i % 3 == 1):
moveDisksBetweenTwoPoles(src, dest, s, d)
else if (i % 3 == 2):
moveDisksBetweenTwoPoles(src, aux, s, a)
else if (i % 3 == 0):
moveDisksBetweenTwoPoles(aux, dest, a, d)
# Input: number of disks
num_of_disks = 3
# Create three stacks of size 'num_of_disks'
# to hold the disks
src = createStack(num_of_disks)
dest = createStack(num_of_disks)
aux = createStack(num_of_disks)
tohIterative(num_of_disks, src, aux, dest)
Now the first one is way easier to read because suprise suprise shorter code is usually easier to understand than code that is 10 times longer. Sometimes you want to ask yourself is the extra performance gain really worth it? The amount of hours wasted debugging the code. Is the iterative TowerOfHanoi faster than the Recursive TowerOfHanoi? Probably, but not by a big margin. Would I like to program Recursive problems like TowerOfHanoi using iteration? Hell no. Next we have another recursive function the Ackermann function: Using recursion:
if m == 0:
# BASE CASE
return n + 1
elif m > 0 and n == 0:
# RECURSIVE CASE
return ackermann(m - 1, 1)
elif m > 0 and n > 0:
# RECURSIVE CASE
return ackermann(m - 1, ackermann(m, n - 1))
使用迭代:
callStack = [{'m': 2, 'n': 3, 'indentation': 0, 'instrPtr': 'start'}]
returnValue = None
while len(callStack) != 0:
m = callStack[-1]['m']
n = callStack[-1]['n']
indentation = callStack[-1]['indentation']
instrPtr = callStack[-1]['instrPtr']
if instrPtr == 'start':
print('%sackermann(%s, %s)' % (' ' * indentation, m, n))
if m == 0:
# BASE CASE
returnValue = n + 1
callStack.pop()
continue
elif m > 0 and n == 0:
# RECURSIVE CASE
callStack[-1]['instrPtr'] = 'after first recursive case'
callStack.append({'m': m - 1, 'n': 1, 'indentation': indentation + 1, 'instrPtr': 'start'})
continue
elif m > 0 and n > 0:
# RECURSIVE CASE
callStack[-1]['instrPtr'] = 'after second recursive case, inner call'
callStack.append({'m': m, 'n': n - 1, 'indentation': indentation + 1, 'instrPtr': 'start'})
continue
elif instrPtr == 'after first recursive case':
returnValue = returnValue
callStack.pop()
continue
elif instrPtr == 'after second recursive case, inner call':
callStack[-1]['innerCallResult'] = returnValue
callStack[-1]['instrPtr'] = 'after second recursive case, outer call'
callStack.append({'m': m - 1, 'n': returnValue, 'indentation': indentation + 1, 'instrPtr': 'start'})
continue
elif instrPtr == 'after second recursive case, outer call':
returnValue = returnValue
callStack.pop()
continue
print(returnValue)
再说一次,递归实现更容易理解。所以我的结论是,如果问题本质上是递归的,需要操作堆栈中的项,就使用递归。
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