在我多年的编程生涯中，我经常使用递归来解决简单的问题，但我完全意识到，有时由于内存/速度问题，您需要迭代。
所以，在很久以前的某个时候，我去尝试寻找是否存在任何“模式”或教科书上的方法来将常见的递归方法转换为迭代，但一无所获。至少我想不起有什么帮助。
有一般的规则吗? 有“模式”吗?
当前回答
一个系统如何接受任何递归函数并使用堆栈执行它的粗略描述:
这是为了在没有细节的情况下展示想法。考虑这个函数，它将打印出图的节点:
function show(node)
0. if isleaf(node):
1. print node.name
2. else:
3. show(node.left)
4. show(node)
5. show(node.right)
例如图表: A - B > C - > show(A)将打印B, A, C
函数调用意味着保存本地状态和延续点，以便返回，然后跳转到要调用的函数。
例如，假设show(A)开始运行。函数调用在第3行。显示(B)的意思 -将项目添加到堆栈，意思是“你需要在第2行继续使用本地变量状态node=A” —到第0行，节点为B。
为了执行代码，系统运行指令。当遇到函数调用时，系统将需要的信息推回到原来的位置，运行函数代码，当函数完成时，弹出关于需要继续执行的位置的信息。
其他回答
努力使你的递归调用尾部递归(递归的最后一个语句是递归调用)。一旦你有了它，将它转换为迭代通常是相当容易的。
堆栈和递归消除文章抓住了将堆栈框架外部化到堆上的思想，但没有提供直接和可重复的转换方法。下面是一个。
在转换为迭代代码时，必须意识到递归调用可能发生在任意深度的代码块中。它不仅是参数，而且是返回到仍然要执行的逻辑的点，以及参与后续条件的变量的状态，这很重要。下面是一种转换为迭代代码的非常简单的方法。
考虑下面的递归代码:
struct tnode
{
tnode(int n) : data(n), left(0), right(0) {}
tnode *left, *right;
int data;
};
void insertnode_recur(tnode *node, int num)
{
if(node->data <= num)
{
if(node->right == NULL)
node->right = new tnode(num);
else
insertnode(node->right, num);
}
else
{
if(node->left == NULL)
node->left = new tnode(num);
else
insertnode(node->left, num);
}
}
迭代代码:
// Identify the stack variables that need to be preserved across stack
// invocations, that is, across iterations and wrap them in an object
struct stackitem
{
stackitem(tnode *t, int n) : node(t), num(n), ra(0) {}
tnode *node; int num;
int ra; //to point of return
};
void insertnode_iter(tnode *node, int num)
{
vector<stackitem> v;
//pushing a stackitem is equivalent to making a recursive call.
v.push_back(stackitem(node, num));
while(v.size())
{
// taking a modifiable reference to the stack item makes prepending
// 'si.' to auto variables in recursive logic suffice
// e.g., instead of num, replace with si.num.
stackitem &si = v.back();
switch(si.ra)
{
// this jump simulates resuming execution after return from recursive
// call
case 1: goto ra1;
case 2: goto ra2;
default: break;
}
if(si.node->data <= si.num)
{
if(si.node->right == NULL)
si.node->right = new tnode(si.num);
else
{
// replace a recursive call with below statements
// (a) save return point,
// (b) push stack item with new stackitem,
// (c) continue statement to make loop pick up and start
// processing new stack item,
// (d) a return point label
// (e) optional semi-colon, if resume point is an end
// of a block.
si.ra=1;
v.push_back(stackitem(si.node->right, si.num));
continue;
ra1: ;
}
}
else
{
if(si.node->left == NULL)
si.node->left = new tnode(si.num);
else
{
si.ra=2;
v.push_back(stackitem(si.node->left, si.num));
continue;
ra2: ;
}
}
v.pop_back();
}
}
请注意，代码的结构仍然保持忠于递归逻辑，并且修改是最小的，从而减少了错误的数量。为了便于比较，我用++和——标记了更改。除了v.push_back之外，大多数新插入的块对于任何转换的迭代逻辑都是通用的
void insertnode_iter(tnode *node, int num)
{
+++++++++++++++++++++++++
vector<stackitem> v;
v.push_back(stackitem(node, num));
while(v.size())
{
stackitem &si = v.back();
switch(si.ra)
{
case 1: goto ra1;
case 2: goto ra2;
default: break;
}
------------------------
if(si.node->data <= si.num)
{
if(si.node->right == NULL)
si.node->right = new tnode(si.num);
else
{
+++++++++++++++++++++++++
si.ra=1;
v.push_back(stackitem(si.node->right, si.num));
continue;
ra1: ;
-------------------------
}
}
else
{
if(si.node->left == NULL)
si.node->left = new tnode(si.num);
else
{
+++++++++++++++++++++++++
si.ra=2;
v.push_back(stackitem(si.node->left, si.num));
continue;
ra2: ;
-------------------------
}
}
+++++++++++++++++++++++++
v.pop_back();
}
-------------------------
}
我的例子是用Clojure编写的，但是应该很容易翻译成任何语言。
给定这个函数，当n值较大时StackOverflows:
(defn factorial [n]
(if (< n 2)
1
(*' n (factorial (dec n)))))
我们可以用以下方式定义一个使用自己堆栈的版本:
(defn factorial [n]
(loop [n n
stack []]
(if (< n 2)
(return 1 stack)
;; else loop with new values
(recur (dec n)
;; push function onto stack
(cons (fn [n-1!]
(*' n n-1!))
stack)))))
其中return定义为:
(defn return
[v stack]
(reduce (fn [acc f]
(f acc))
v
stack))
这也适用于更复杂的函数，例如阿克曼函数:
(defn ackermann [m n]
(cond
(zero? m)
(inc n)
(zero? n)
(recur (dec m) 1)
:else
(recur (dec m)
(ackermann m (dec n)))))
可以转化为:
(defn ackermann [m n]
(loop [m m
n n
stack []]
(cond
(zero? m)
(return (inc n) stack)
(zero? n)
(recur (dec m) 1 stack)
:else
(recur m
(dec n)
(cons #(ackermann (dec m) %)
stack)))))
一个被关闭为这个问题的副本的问题有一个非常特定的数据结构:
节点结构如下:
typedef struct {
int32_t type;
int32_t valueint;
double valuedouble;
struct cNODE *next;
struct cNODE *prev;
struct cNODE *child;
} cNODE;
递归删除函数如下所示:
void cNODE_Delete(cNODE *c) {
cNODE*next;
while (c) {
next=c->next;
if (c->child) {
cNODE_Delete(c->child)
}
free(c);
c=next;
}
}
一般来说，对于多次(甚至一次)调用自身的递归函数，避免使用堆栈并不总是可能的。然而，对于这种特殊的结构，这是可能的。其思想是将所有节点平展为单个列表。这是通过将当前节点的子节点放在顶部行列表的末尾来实现的。
void cNODE_Delete (cNODE *c) {
cNODE *tmp, *last = c;
while (c) {
while (last->next) {
last = last->next; /* find last */
}
if ((tmp = c->child)) {
c->child = NULL; /* append child to last */
last->next = tmp;
tmp->prev = last;
}
tmp = c->next; /* remove current */
free(c);
c = tmp;
}
}
这种技术可以应用于任何可以简化为具有确定性拓扑顺序的DAG的数据链接结构。当前节点子节点被重新排列，以便最后一个子节点采用所有其他子节点。然后可以删除当前节点，然后遍历可以迭代到剩余的子节点。
在谷歌中搜索“延续传递样式”。有一个转换为尾部递归样式的一般过程;还有一个将尾部递归函数转换为循环的通用过程。
