当我开始学习口齿不清时,我遇到了“尾部递归”这个词。这到底是什么意思?
当前回答
尾部递归函数是一个递归函数,其中递归调用是函数中最后执行的事情。
常规递归函数,我们有堆栈,每次调用递归函数中的递归函数时,都会向调用堆栈添加另一层。在正常递归中空间:O(n)尾递归使空间复杂性从
O(N)=>O(1)
尾部调用优化意味着可以从另一个函数调用函数,而不增加调用堆栈。我们应该在递归解中编写尾部递归。但某些语言实际上不支持其引擎中的尾部递归,该引擎将语言向下编译。自从ecma6以来,规范中就有了尾部递归。但编译js的引擎都没有实现尾部递归。你无法在js中实现O(1),因为编译器本身不知道如何实现这种尾部递归。截至2020年1月1日,Safari是唯一支持尾部呼叫优化的浏览器。Haskell和Java具有尾部递归优化
正则递归阶乘
function Factorial(x) {
//Base case x<=1
if (x <= 1) {
return 1;
} else {
// x is waiting for the return value of Factorial(x-1)
// the last thing we do is NOT applying the recursive call
// after recursive call we still have to multiply.
return x * Factorial(x - 1);
}
}
我们的调用堆栈中有4个调用。
Factorial(4); // waiting in the memory for Factorial(3)
4 * Factorial(3); // waiting in the memory for Factorial(2)
4 * (3 * Factorial(2)); // waiting in the memory for Factorial(1)
4 * (3 * (2 * Factorial(1)));
4 * (3 * (2 * 1));
我们正在进行4次Factorial()调用,空间为O(n)这可能会导致堆栈溢出
尾部递归因子
function tailFactorial(x, totalSoFar = 1) {
//Base Case: x===0. In recursion there must be base case. Otherwise they will never stop
if (x === 0) {
return totalSoFar;
} else {
// there is nothing waiting for tailFactorial to complete. we are returning another instance of tailFactorial()
// we are not doing any additional computaion with what we get back from this recursive call
return tailFactorial(x - 1, totalSoFar * x);
}
}
在进行递归调用后,我们不需要记住任何内容
其他回答
考虑一个将前N个自然数相加的简单函数。(例如,和(5)=0+1+2+3+4+5=15)。
下面是一个使用递归的简单JavaScript实现:
function recsum(x) {
if (x === 0) {
return 0;
} else {
return x + recsum(x - 1);
}
}
如果调用recsum(5),JavaScript解释器将评估以下内容:
recsum(5)
5 + recsum(4)
5 + (4 + recsum(3))
5 + (4 + (3 + recsum(2)))
5 + (4 + (3 + (2 + recsum(1))))
5 + (4 + (3 + (2 + (1 + recsum(0)))))
5 + (4 + (3 + (2 + (1 + 0))))
5 + (4 + (3 + (2 + 1)))
5 + (4 + (3 + 3))
5 + (4 + 6)
5 + 10
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请注意,在JavaScript解释器开始实际计算和之前,每个递归调用都必须完成。
下面是同一函数的尾部递归版本:
function tailrecsum(x, running_total = 0) {
if (x === 0) {
return running_total;
} else {
return tailrecsum(x - 1, running_total + x);
}
}
以下是调用tailrecsum(5)时发生的事件序列(由于默认的第二个参数,它实际上是tailrecsum(5,0))。
tailrecsum(5, 0)
tailrecsum(4, 5)
tailrecsum(3, 9)
tailrecsum(2, 12)
tailrecsum(1, 14)
tailrecsum(0, 15)
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在尾部递归情况下,每次对递归调用求值时,running_total都会更新。
注:原始答案使用了Python中的示例。由于Python解释器不支持尾部调用优化,这些代码已更改为JavaScript。然而,虽然尾部调用优化是ECMAScript 2015规范的一部分,但大多数JavaScript解释器不支持它。
我不是Lisp程序员,但我认为这会有所帮助。
基本上,这是一种编程风格,递归调用是最后一件事。
尾部递归是函数调用的递归函数自身位于函数的末尾(“尾部”),其中没有计算在递归调用返回后完成。许多编译器优化以将递归调用更改为尾部递归调用或迭代调用。
考虑计算一个数的阶乘的问题。
一种简单的方法是:
factorial(n):
if n==0 then 1
else n*factorial(n-1)
假设你调用阶乘(4)。递归树为:
factorial(4)
/ \
4 factorial(3)
/ \
3 factorial(2)
/ \
2 factorial(1)
/ \
1 factorial(0)
\
1
上述情况下的最大递归深度为O(n)。
但是,请考虑以下示例:
factAux(m,n):
if n==0 then m;
else factAux(m*n,n-1);
factTail(n):
return factAux(1,n);
factTail(4)的递归树为:
factTail(4)
|
factAux(1,4)
|
factAux(4,3)
|
factAux(12,2)
|
factAux(24,1)
|
factAux(24,0)
|
24
这里,最大递归深度是O(n),但没有一个调用向堆栈添加任何额外变量。因此编译器可以取消堆栈。
递归意味着函数调用自身。例如:
(define (un-ended name)
(un-ended 'me)
(print "How can I get here?"))
尾部递归是指结束函数的递归:
(define (un-ended name)
(print "hello")
(un-ended 'me))
看,非终结函数(Scheme术语中的过程)做的最后一件事就是调用自己。另一个(更有用的)例子是:
(define (map lst op)
(define (helper done left)
(if (nil? left)
done
(helper (cons (op (car left))
done)
(cdr left))))
(reverse (helper '() lst)))
在helper过程中,如果左边不是nil,最后一件事就是调用自己(AFTER cons something和cdr something)。这基本上就是如何映射列表的。
尾部递归有一个很大的优点,即解释器(或编译器,取决于语言和供应商)可以对其进行优化,并将其转换为相当于while循环的东西。事实上,在Scheme传统中,大多数“for”和“while”循环都是以尾部递归的方式完成的(据我所知,没有for和while)。
在传统递归中,典型的模型是首先执行递归调用,然后获取递归调用的返回值并计算结果。通过这种方式,在每次递归调用返回之前,您不会得到计算结果。
在尾部递归中,首先执行计算,然后执行递归调用,将当前步骤的结果传递给下一个递归步骤。这导致最后一条语句的形式为(return(递归函数参数))。基本上,任何给定递归步骤的返回值都与下一个递归调用的返回值相同。
这样做的结果是,一旦准备好执行下一个递归步骤,就不再需要当前堆栈帧。这允许进行一些优化。事实上,使用一个适当编写的编译器,您永远不应该有带有尾部递归调用的堆栈溢出窃笑。只需在下一个递归步骤中重用当前堆栈帧。我很确定Lisp会这么做。