Python進(jìn)階之尾遞歸的用法實(shí)例
作者是一名沉迷于Python無法自拔的蛇友,為提高水平,把Python的重點(diǎn)和有趣的實(shí)例發(fā)在簡(jiǎn)書上。
尾遞歸
如果一個(gè)函數(shù)中所有遞歸形式的調(diào)用都出現(xiàn)在函數(shù)的末尾,我們稱這個(gè)遞歸函數(shù)是尾遞歸的。當(dāng)遞歸調(diào)用是整個(gè)函數(shù)體中最后執(zhí)行的語(yǔ)句且它的返回值不屬于表達(dá)式的一部分時(shí),這個(gè)遞歸調(diào)用就是尾遞歸。尾遞歸函數(shù)的特點(diǎn)是在回歸過程中不用做任何操作,這個(gè)特性很重要,因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)代的編譯器會(huì)利用這種特點(diǎn)自動(dòng)生成優(yōu)化的代碼。
(來源于不說人話的某度)
下面是筆者的個(gè)人理解:把計(jì)算出的值存在函數(shù)內(nèi)部(當(dāng)然不止尾遞歸)是其計(jì)算方法,從而不用在棧中去創(chuàng)建一個(gè)新的,這樣就大大節(jié)省了空間。函數(shù)調(diào)用中最后返回的結(jié)果是單純的遞歸函數(shù)調(diào)用(或返回結(jié)果)就是尾遞歸。
實(shí)例
實(shí)例還是和筆者的上一篇文章相同,建議讀者閱讀 Python —— 遞歸
1、階乘
常規(guī)遞歸階乘:
def factorial(n):
if n == 0:
return 1
return factorial(n - 1) * n
我們來看一下執(zhí)行過程:
factorial(4)
factorial(3) * 4
factorial(2) * 3 * 4
factorial(1) * 2 * 3 * 4
factorial(0) * 1 * 2 * 3 * 4
1 * 1 * 2 * 3 * 4
1 * 2 * 3 * 4
2 * 3 * 4
6 * 4
24
但是如果把上面的函數(shù)寫成如下形式:
def factorial(n, acc=1):
if n == 0:
return acc
return factorial(n - 1, n * acc)
我們?cè)倏聪聢?zhí)行過程:
factorial(4, 1)
factorial(3, 4)
factorial(2, 12)
factorial(1, 24)
factorial(0, 24)
24
很直觀的就可以看出,這次的 factorial 函數(shù)在遞歸調(diào)用的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生一系列逐漸增多的中間變量了,而是將狀態(tài)保存在 acc 這個(gè)變量中。而這種形式的遞歸,就叫做尾遞歸。
2、斐波那契數(shù)列
常規(guī)遞斐波那契數(shù)列:
def fib(n):
if n < 2:
return n
else:
return fib(n - 1) + fib(n - 2)
而尾遞歸:
def fib_tail(n, r, t):
if n == 1:
return r
else:
return fib_tail(n - 1, t, r + t)
一下子就充滿了逼格,還高效了許多,何樂而不為呢!
總結(jié)
可以看出,在每次遞歸調(diào)用的時(shí)候,都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)臨時(shí)變量,導(dǎo)致進(jìn)程內(nèi)存占用量增大一些。這樣執(zhí)行一些遞歸層數(shù)比較深的代碼時(shí),除了無謂的內(nèi)存浪費(fèi),還有可能導(dǎo)致著名的堆棧溢出錯(cuò)誤。
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