什么是python尾遞歸

本篇內(nèi)容主要講解“什么是python尾遞歸”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“什么是python尾遞歸”吧!

遞歸是啥?

遞歸函數(shù)大家肯定寫過(guò)，學(xué)校上課的時(shí)候，估計(jì)最開(kāi)始的例子就是斐波拉契數(shù)列了吧。例如：

int Fibonacci(n) {     if (n < 2) return n;     return Fibonacci(n - 1) + Fibonacci(n - 2); }

遞歸函數(shù)簡(jiǎn)而言之就是在一個(gè)函數(shù)中，又“遞歸”調(diào)用自己。在寫遞歸函數(shù)的時(shí)候，需要注意的地方就是遞歸函數(shù)的結(jié)束條件。用遞歸函數(shù)確實(shí)能簡(jiǎn)化很多算法的實(shí)現(xiàn)，比如常見(jiàn)的二叉樹(shù)遍歷等。但往往在寫遞歸函數(shù)的時(shí)候，最容易出現(xiàn)的問(wèn)題就是所謂的“棧溢出”。

為什么會(huì)有“棧溢出”呢?因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用的過(guò)程，都要借助“?！边@種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)保存運(yùn)行時(shí)的一些狀態(tài)，比如函數(shù)調(diào)用過(guò)程中的變量拷貝，函數(shù)調(diào)用的地址等等。而“棧”往往存儲(chǔ)空間是有限的，當(dāng)超過(guò)其存儲(chǔ)空間后，就會(huì)拋出著名的異常/錯(cuò)誤“StackOverflowError”。

我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的加法為例，例如：

int sum(int n) {     if (n <= 1) return n;     return n + sum(n-1); }  std::cout << sum(100) << std::endl; std::cout << sum(1000000) << std::endl;

很簡(jiǎn)答，編譯運(yùn)行后，比較小的數(shù)字，能得到正確的答案，當(dāng)數(shù)字?jǐn)U大后，就會(huì)直接發(fā)生“segmentation fault”。

尾遞歸又是啥?

我得知這個(gè)概念，最開(kāi)始還是因?yàn)楹芏嗄昵耙淮蚊嬖?，面試官?wèn)我“你知道什么是尾遞歸嗎?”，我以為是“偽”遞歸，難道是假的遞歸???當(dāng)初我也是懵逼狀態(tài)(當(dāng)初面試官忍住沒(méi)笑也是厲害了)。從“尾”字可看出來(lái)即若函數(shù)在尾巴的地方遞歸調(diào)用自己。上面的例子寫成尾遞歸，就變成了如下：

int tailsum(int n, int sum) {     if (n == 0) return sum;     return tailsum(n-1, sum+n); }

可以試試結(jié)果，計(jì)算從 1 加到 1000000，仍然是segmentation  fault。為什么呢?因?yàn)檫@種寫法，本質(zhì)上還是有多層的函數(shù)嵌套調(diào)用，中間仍然有壓棧、出棧等占用了存儲(chǔ)空間(只不過(guò)能比前面的方法會(huì)省部分空間)。

尾遞歸優(yōu)化

當(dāng)你給編譯選項(xiàng)開(kāi)了優(yōu)化之后，見(jiàn)證奇跡的時(shí)刻到了，居然能算出正確結(jié)果。如圖所示：

C++ 默認(rèn) segmentation fault， 開(kāi)啟編譯優(yōu)化后，能正常計(jì)算結(jié)果。

原因就是因?yàn)榫幾g器幫助做了尾遞歸優(yōu)化，可以打開(kāi)匯編代碼看看(這里就不展示 C++的了)。后面我用大家比較熟悉的 JVM based 語(yǔ)言 Scala  來(lái)闡述這個(gè)優(yōu)化過(guò)程。(好像 Java 的編譯器沒(méi)做這方面的優(yōu)化，至少我實(shí)驗(yàn)我本地 JDK8 是沒(méi)有的，不清楚最新版本的有木有)(scala  本身提供了一個(gè)注解幫助編譯器強(qiáng)制校驗(yàn)是否能夠進(jìn)行尾遞歸優(yōu)化@tailrec)

object TailRecObject {     def tailSum(n: Int, sum: Int): Int = {         if (n == 0) return sum;         return tailSum(n-1, n+sum);    }     def main(args: Array[String]) {       println(tailSum(100, 0))       println(tailSum(1000000, 0))    }  }

結(jié)果如下圖所示，默認(rèn)情況下 scalac 做了尾遞歸優(yōu)化，能夠正確計(jì)算出結(jié)果，當(dāng)通過(guò) -g:notailcalls 編譯參數(shù)去掉尾遞歸優(yōu)化后，就發(fā)生了  Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError了。

默認(rèn)啟用尾遞歸優(yōu)化正常計(jì)算結(jié)果，禁用尾遞歸優(yōu)化則“StackOverflow”。

我們來(lái)看看生成的字節(jié)碼有什么不同。

包含尾遞歸優(yōu)化的字節(jié)碼，直接 goto 循環(huán)。

禁用尾遞歸優(yōu)化的字節(jié)碼，方法調(diào)用。

從上面可以看出，尾遞歸優(yōu)化后，變成循環(huán)了(前面的 C++ 類似)。

到此，相信大家對(duì)“什么是python尾遞歸”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！