解決遞歸調用棧溢出--尾遞歸優化

遞歸函數的優點是定義簡單,邏輯清晰。理論上,所有的遞歸函數都可以寫成循環的方式,但循環的邏輯不如遞歸清晰。 

計算階乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n,用函數fact(n)可以表示爲n x fact(n-1),只有n=1時需要特殊處理。

於是,fact(n)用遞歸的方式是:

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

如果我們計算5的階乘,可以看到計算過程如下:

使用遞歸函數需要注意防止棧溢出。在計算機中,函數調用是通過棧(stack)這種數據結構實現的,每當進入一個函數調用,棧就會加一層棧幀,每當函數返回,棧就會減一層棧幀。由於棧的大小不是無限的,所以,遞歸調用的次數過多,會導致棧溢出。

解決遞歸調用棧溢出的方法是通過尾遞歸優化,事實上尾遞歸和循環的效果是一樣的,所以,可以把循環看成是一種特殊的尾遞歸函數。

尾遞歸是指,在函數返回的時候,調用自身本身,並且,return語句不能包含表達式。這樣,編譯器或者解釋器就可以把尾遞歸做優化,使遞歸本身無論調用多少次,都只佔用一個棧幀,不會出現棧溢出的情況。

def fact(n):
    return fact_iter(n, 1)

def fact_iter(num, product):
    if num == 1:
        return product
    return fact_iter(num - 1, num * product)

 

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