递归和尾递归

原文
递归原理

递归是一种解决问题的有效方法,在递归过程中,函数将自身作为子例程调用
你可能想知道如何实现调用自身的函数。诀窍在于,每当递归函数调用自身时,它都会将给定的问题拆解为子问题。递归调用继续进行,直到到子问题无需进一步递归就可以解决的地步。
为了确保递归函数不会导致无限循环,它应具有以下属性:
  • 一个简单的基本案例(basic case)(或一些案例) —— 能够不使用递归来产生答案的终止方案。
  • 一组规则,也称作递推关系(recurrence relation),可将所有其他情况拆分到基本案例。
注意,函数可能会有多个位置进行自我调用。
尾递归
尾递归函数是递归函数的一种,其中递归调用是递归函数中的最后一条指令。并且在函数中应该只有一次递归调用。
【递归和尾递归】尾递归的好处是,它可以避免递归调用期间栈空间开销的累积,因为系统可以为每个递归调用重用栈中的固定空间。
我们来看下面的例子:
public class Main {private static int helper_non_tail_recursion(int start, int [] ls) { if (start >= ls.length) { return 0; } // 不是尾递归,因为它在返回递归调用后进行了一些计算。 return ls[start] + helper_non_tail_recursion(start+1, ls); }public static int sum_non_tail_recursion(int [] ls) { if (ls == null || ls.length == 0) { return 0; } return helper_non_tail_recursion(0, ls); }//---------------------------------------------private static int helper_tail_recursion(int start, int [] ls, int acc) { if (start >= ls.length) { return acc; } // 这是一个尾递归,因为最后的指令是递归调用。 return helper_tail_recursion(start+1, ls, acc+ls[start]); }public static int sum_tail_recursion(int [] ls) { if (ls == null || ls.length == 0) { return 0; } return helper_tail_recursion(0, ls, 0); } }

请注意,在尾递归的情况下,一旦从递归调用返回,我们也会立即返回,因此我们可以跳过整个递归调用返回链,直接返回到原始调用方。这意味着我们根本不需要所有递归调用的调用栈,这为我们节省了空间。
尾递归函数可以作为非尾递归函数来执行,也就是说,带有调用栈并不会对结果造成影响。通常,编译器会识别尾递归模式,并优化其执行。然而,并不是所有的编程语言都支持这种优化,比如 CC++ 支持尾递归函数的优化。另一方面,JavaPython 不支持尾递归优化。

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