python和java 尾遞歸究竟是好是壞?
尾遞歸究竟是好是壞?如果遞歸級(jí)別太多,則會(huì)出現(xiàn)堆棧溢出異常,因?yàn)槊看握{(diào)用都會(huì)生成一個(gè)新的堆棧幀,并使用此堆棧幀保留當(dāng)前函數(shù)的狀態(tài)值。如果不需要保存狀態(tài)值,則可以重用堆棧幀而不會(huì)導(dǎo)致堆棧溢出。以n的階乘
尾遞歸究竟是好是壞?
如果遞歸級(jí)別太多,則會(huì)出現(xiàn)堆棧溢出異常,因?yàn)槊看握{(diào)用都會(huì)生成一個(gè)新的堆棧幀,并使用此堆棧幀保留當(dāng)前函數(shù)的狀態(tài)值。如果不需要保存狀態(tài)值,則可以重用堆棧幀而不會(huì)導(dǎo)致堆棧溢出。
以n的階乘為例:
正常遞歸:
如果n=3,則每一步都需要保留n值和下一個(gè)函數(shù)的返回值,因此每次調(diào)用都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的堆棧幀
尾部遞歸:
如果n=3,則每次調(diào)用都可以重用堆棧幀,因?yàn)椴恍枰4鏍顟B(tài)值。
因此,當(dāng)遞歸在當(dāng)前堆棧幀執(zhí)行后完成時(shí),它不需要保留當(dāng)前堆棧幀,但根據(jù)當(dāng)前堆棧幀的結(jié)果,它可以在進(jìn)入下一個(gè)堆棧幀時(shí)優(yōu)化為尾部遞歸。通常,尾部遞歸需要滿足遞歸調(diào)用是函數(shù)體中最后執(zhí)行的語(yǔ)句。例如,在factorial示例中,要執(zhí)行的最后一條語(yǔ)句是直接調(diào)用factorial(n-1,n*result),而不是表達(dá)式n*factorial(n-1)。如果是表達(dá)式,則需要堆棧幀來(lái)保留N和階乘(N-1)的結(jié)果。
如何在Python中實(shí)現(xiàn)尾遞歸優(yōu)化?
Python不會(huì)優(yōu)化尾部遞歸。默認(rèn)情況下,遞歸的最大深度約為1000。當(dāng)然,可以修改底層的默認(rèn)最大深度。但是我們可以使用Python內(nèi)置的yield將尾部遞歸函數(shù)轉(zhuǎn)換為生成器。我只需要連續(xù)執(zhí)行它的下一個(gè)方法。當(dāng)編譯器檢測(cè)到函數(shù)調(diào)用是尾部遞歸的時(shí),它將重寫(xiě)當(dāng)前活動(dòng)記錄,而不是在堆棧中創(chuàng)建新的活動(dòng)記錄。編譯器可以這樣做,因?yàn)檫f歸調(diào)用是當(dāng)前活動(dòng)周期中要執(zhí)行的最后一條語(yǔ)句,因此當(dāng)調(diào)用返回時(shí),堆棧幀中沒(méi)有其他操作,因此不需要保存堆棧幀。通過(guò)覆蓋當(dāng)前堆棧幀而不是在其上添加新的堆棧幀,大大減少了使用的堆??臻g,從而提高了實(shí)際操作效率。雖然編譯器可以優(yōu)化尾部遞歸引起的堆棧溢出,但是在編程中我們應(yīng)該盡量避免尾部遞歸,因?yàn)樗形膊窟f歸都可以被簡(jiǎn)單的goto循環(huán)所代替。
編譯器的任務(wù)是什么尾遞歸優(yōu)化?
JVM的問(wèn)題是Java沒(méi)有尾部遞歸優(yōu)化。每次調(diào)用方法時(shí),都會(huì)在堆棧中創(chuàng)建一個(gè)新的堆棧幀。在遞歸完成之前,堆棧幀將一直被使用,并且不能被釋放。因此,當(dāng)遞歸次數(shù)過(guò)多時(shí),很容易導(dǎo)致內(nèi)存溢出