递归还是迭代?

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?

当前回答

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

其他回答

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?

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

你必须记住，使用太深的递归，你会遇到堆栈溢出，这取决于允许的堆栈大小。为了防止这种情况，请确保提供一些基本情况，以结束递归。

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。

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。

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