4.递归

作者: WandaGao | 来源:发表于2022-03-03 12:29 被阅读0次

    首先所有的递归都可以使用循环来替代
    递归并不是一种高性能解决问题的方式,但使用递归可以使代码更易于理解与阅读,更优雅

    1.什么是递归?
    函数调用自身就可以称为递归
    递归需要 :基线条件和递归条件,尤其是基线条件,否则自身调用将陷入无限循环

    def cutDown(i):
        print(i)
        cutDown(i - 1)
    
    
    if __name__ == '__main__':
        cutDown(10)
    
    #以下是错误日志(当print打印到 -993时 报错,栈溢出)
    [Previous line repeated 993 more times]
      File "E:/python/pythonProject1/递归.py", line 2, in cutDown
        print(i)
    RecursionError: maximum recursion depth exceeded while calling a Python object
    

    上述代码由于缺少基线条件导致,无限循环

    def cutDown(i):
        if i < 0:   # 当i<0时 退出递归
            return
        else:
            print(i)
            cutDown(i - 1)
    
    
    if __name__ == '__main__':
        cutDown(10)
    
    

    上述代码中 i<0 return 即为 基线条件 用来终止递归循环
    else 即为 递归条件 用来表明 何时进行 递归调用

    2.栈
    数据结构中的一种,特点是有序且后进先出(栈顶优先),例如 弹夹
    在计算机中使用的栈是调用栈
    一般来讲它主要负责程序的执行 (处理函数的执行,以及记录函数中的局部变量,参数,中间计算过程等状态),它以栈的形式来管理函数执行,每当执行函数时,就会压入一个栈帧(记录并执行函数),函数执行完毕,就会执行出栈,修改栈帧,把压入的内容销毁

    举例:

    def greet(name):
        print('hello,' + name + "!")
        greet2('maggie')
        print("getting ready to say bye。。。")
        bye()
    
    
    def greet2(name):
        print("how are you")
    
    
    def bye():
        print("ok bye!")
    
    
    if __name__ == '__main__':
        greet('maggie')
    

    其实print也是一个函数,但这里暂时忽略它

    当我们调用 greet('maggie'),计算机就会首先为函数调用分配一块内存

    image.png

    我们使用这些内存,变量name 被设置为ning 这需要存储在内存中


    image.png

    *每个函数调用时,计算机就会分配内存将,以栈的形式,将函数压入栈中,将调函数涉及的所有变量的值存储在内存中。

    接下来 打印hello,maggie! 在调用greet2('maggie'),同样 greet2('maggie') 被分配内存压入栈中。


    栈顶
    栈底

    *栈的优先级为后进先出,因此栈顶的Greet2()将会执行, 栈底的greet()将停止执行并等待。

    接着执行Greet2( ) 打印 how are you , maggie?
    Gree2() 执行完毕 栈顶的Greet2()执行出栈,释放内存,并返回 greet()

    greet2()出栈

    此时,greet()处于栈顶,由等待转换为继续执行 ,打印getting ready to say bye。。。

    接着执行bye()方法 , bye()被压入栈顶,greet()暂停执行

    bye()方法处于栈顶

    执行bye()打印 ok bye! ,bye ()执行完毕,进行出栈,释放内存,并返回 greet()

    bye()出栈,greet()成为栈顶

    greet() 接着执行完毕,greet() 进行出栈,释放内存

    这个存储多个函数数据,状态的栈被称为 调用栈,调用栈遵循栈顶优先原则

    3.递归调用栈
    递归函数也是用调用栈! 我们来分析下阶乘算法 n!(5! =54321)

    def factorial(n):
        if n == 1:
            return 1
        else:
            return n * factorial(n - 1)
    

    接下来 我们来分析 factorial(3)的执行

    当执行 factorial(3) 时, 将fac(3)压入栈, 3!=1 所以执行 else:
    执行3*fac(3-1)
    这里进行递归 再次调用 fac() 函数,只不过参数为2 即 fac(2)
    fac(2) 压入栈顶执行,fac(3) 暂停, 2!=1 所以执行 else 2*fac(2-1)
    进行递归调用 fac(2-1)即fac(1)
    fac(1) 压入栈顶执行,fac(2) 暂停,1==1 所以执行return 1

    fac(1)执行完毕 ,出栈,并返回值1
    返回fac(2) 继续执行中断位置 2*fac(1) 即为 2*1 ,执行reutn 2
    fac(2) 执行完毕,出栈,并返回值2
    返回fac(3),继续执行3*fac(2)3*2 ,执行return 6
    fac(3)执行完毕,出栈,并返回值 6

    *每个fac()调用都有自己x变量,在一个函数调用中不能访问另一个x的变量

    总结
    递归是指函数调用自己
    每个递归函数都要有两个条件:基线条件,递归条件
    栈有两种操作:压入和弹出
    所以函数都进入调用
    调用栈可能很长,这将占用大量内存

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