从递归到迭代

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

想想那些真正需要堆栈的东西:

如果我们考虑递归的模式为:

if(task can be done directly) {
    return result of doing task directly
} else {
    split task into two or more parts
    solve for each part (possibly by recursing)
    return result constructed by combining these solutions
}

例如，经典的河内塔

if(the number of discs to move is 1) {
    just move it
} else {
    move n-1 discs to the spare peg
    move the remaining disc to the target peg
    move n-1 discs from the spare peg to the target peg, using the current peg as a spare
}

这可以转化为一个循环工作在一个显式的堆栈，通过重申它为:

place seed task on stack
while stack is not empty 
   take a task off the stack
   if(task can be done directly) {
      Do it
   } else {
      Split task into two or more parts
      Place task to consolidate results on stack
      Place each task on stack
   }
}

对于《河内塔》来说，这就变成了:

stack.push(new Task(size, from, to, spare));
while(! stack.isEmpty()) {
    task = stack.pop();
    if(task.size() = 1) {
        just move it
    } else {
        stack.push(new Task(task.size() -1, task.spare(), task,to(), task,from()));
        stack.push(new Task(1, task.from(), task.to(), task.spare()));
        stack.push(new Task(task.size() -1, task.from(), task.spare(), task.to()));
    }
}

在如何定义堆栈方面，这里有相当大的灵活性。你可以让你的堆栈成为一个Command对象列表，这些对象可以做一些复杂的事情。或者你可以走相反的方向，让它成为一个简单类型的列表(例如，一个“task”可能是一个int堆栈上的4个元素，而不是一个task堆栈上的一个元素)。

这意味着堆栈的内存在堆中，而不是在Java执行堆栈中，但这可能很有用，因为您可以更好地控制它。

2017-08-14 15:09:15

其他回答

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。

2016-07-08 10:58:28

另一个使用堆栈将递归函数转换为迭代函数的简单而完整的示例。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int GCD(int a, int b) { return b == 0 ? a : GCD(b, a % b); }

struct Par
{
    int a, b;
    Par() : Par(0, 0) {}
    Par(int _a, int _b) : a(_a), b(_b) {}
};

int GCDIter(int a, int b)
{
    stack<Par> rcstack;

    if (b == 0)
        return a;
    rcstack.push(Par(b, a % b));

    Par p;
    while (!rcstack.empty()) 
    {
        p = rcstack.top();
        rcstack.pop();
        if (p.b == 0)
            continue;
        rcstack.push(Par(p.b, p.a % p.b));
    }

    return p.a;
}

int main()
{
    //cout << GCD(24, 36) << endl;
    cout << GCDIter(81, 36) << endl;

    cin.get();
    return 0;
}

2018-06-14 12:03:13

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。

2008-10-01 20:45:32

要寻找的一种模式是函数末尾的递归调用(所谓的尾部递归)。这很容易用一段时间来代替。例如，函数foo:

void foo(Node* node)
{
    if(node == NULL)
       return;
    // Do something with node...
    foo(node->left);
    foo(node->right);
}

以调用foo结束。这可以替换为:

void foo(Node* node)
{
    while(node != NULL)
    {
        // Do something with node...
        foo(node->left);
        node = node->right;
     }
}

这消除了第二次递归调用。

2008-10-01 20:48:55