python基础(补充):正经人谁用递归呀

python基础(补充):正经人谁用递归呀,第1张

概述在讲解递归函数之前我们先了解一下栈堆单独讲栈堆是数据结构栈:后进先出的一种数据结构堆:排序后的一种树状数据结构栈区堆区是内存空间栈区:按照后进先出的数据结构(栈),无论创建或销毁都是自动为数据分配内存,释放内存(系统自动做的)堆区:按照排序后的树状数据结构(堆),可优


在讲解递归函数之前我们先了解一下栈堆

单独讲栈堆是数据结构

栈:后进先出的一种数据结构堆:排序后的一种树状数据结构

栈区堆区是内存空间

栈区:按照后进先出的数据结构(栈),无论创建或销毁都是自动为数据分配内存,释放内存(系统自动做的)堆区:按照排序后的树状数据结构(堆),可优先取出必要数据,无论创建或销毁都是手动分配内存,释放内存(程序员手动做的)内存中的栈区: 自动分配 自动释放内存中的堆区: 手动分配 手动释放

运行程序时在内存中执行,会因为数据类型的不同而在内存的不同区域运行,因不同语言对内存划分的机制不一,但大体来讲,有如下四大区域:

栈区:分配局部变量空间。堆区:是用于手动分配程序员申请的内存空间。静态区(全局栈区):分配静态变量,全局变量空间。代码区(只读区,常量区):分配常量和程序代码空间的。

栈区 堆区 静态区 代码区 都是内存中的一段空间

递归函数

在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。

举个例子,我们来计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n,用函数func(n)表示,可以看出:

func(n)=n!=1×2×3×⋅⋅⋅×(n−1)×n=(n−1)!×n=func(n−1)×n

所以,func(n)可以表示为n x func(n-1),只有n=1时需要特殊处理。

于是,func(n)用递归的方式写出来就是:

def func(n):    if n==1:        return 1    return n * func(n - 1)

上面就是一个递归函数。可以试试:

print(func(1))# 1print(func(5))# 120print(func(100))# 93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000

如果我们计算func(5),可以根据函数定义看到计算过程如下:

递归函数的优点是定义简单,逻辑清晰。理论上,所有的递归函数都可以写成循环的方式,但循环的逻辑不如递归清晰。

使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中,函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的,所以,递归调用的次数过多,会导致栈溢出。可以试试func(1000)

print(func(1000))'''Traceback (most recent call last):  file "D:/python_project/mxxl/test/test.py", line 7, in <module>    print(func(1000))  file "D:/python_project/mxxl/test/test.py", line 4, in func    return n * func(n - 1)  file "D:/python_project/mxxl/test/test.py", line 4, in func    return n * func(n - 1)  file "D:/python_project/mxxl/test/test.py", line 4, in func    return n * func(n - 1)  [PrevIoUs line repeated 995 more times]  file "D:/python_project/mxxl/test/test.py", line 2, in func    if n==1:RecursionError: maximum recursion depth exceeded in comparison'''

解决递归调用栈溢出的方法是通过尾递归优化。

尾递归

事实上尾递归和循环的效果是一样的,所以,把循环看成是一种特殊的尾递归函数也是可以的。

尾递归是指,在函数返回的时候,调用自身本身,并且,return语句不能包含表达式。

这样,编译器或者解释器就可以把尾递归做优化,使递归本身无论调用多少次,都只占用一个栈帧,不会出现栈溢出的情况。

上面的func(n)函数由于return n * func(n - 1)引入了乘法表达式,所以就不是尾递归了。要改成尾递归方式,需要多一点代码,主要是要把每一步的乘积传入到递归函数中:

def func(n):    return func_iter(n, 1)def func_iter(num, product):    if num == 1:        return product    return func_iter(num - 1, num * product)

可以看到,return func_iter(num - 1, num * product)仅返回递归函数本身,num - 1num * product在函数调用前就会被计算,不影响函数调用。

func(5)对应的func_iter(5, 1)的调用如下:

尾递归调用时,如果做了优化,栈不会增长,因此,无论多少次调用也不会导致栈溢出。

遗憾的是,大多数编程语言没有针对尾递归做优化,Python解释器也没有做优化,所以,即使把上面的func(n)函数改成尾递归方式,也会导致栈溢出。

总结

以上是内存溢出为你收集整理的python基础(补充):正经人谁用递归呀全部内容,希望文章能够帮你解决python基础(补充):正经人谁用递归呀所遇到的程序开发问题。

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