1.2 Procedures and the Processes The Generate 筆記

通過(guò)模型對(duì)程式的解析挪凑,可以得到計(jì)算過(guò)程瓶珊,其中一些過(guò)程因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)較通用,所以被整理為典型過(guò)程供大家學(xué)習(xí)蟹演。需要注意的是诵原,在計(jì)算過(guò)程的學(xué)習(xí)中要分清程式與過(guò)程的區(qū)別英妓,過(guò)程是通過(guò)模型對(duì)程式的解析產(chǎn)生的計(jì)算步驟挽放,所以一個(gè)遞歸的程式其過(guò)程可能是迭代的绍赛。

線性遞歸

我們使用替換模型分析時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn),有些程式的過(guò)程會(huì)先展開(kāi)再收斂辑畦,通常這種過(guò)程就是遞歸過(guò)程吗蚌,又因?yàn)樵撨^(guò)程的時(shí)間增長(zhǎng)趨勢(shì)為 O(n)。所以稱(chēng)為線性遞歸過(guò)程纯出,其空間增長(zhǎng)趨勢(shì)也為 O(n)蚯妇。比如敷燎,下列計(jì)算階乘的程式為線性遞歸過(guò)程:

(define (factorial n)
  (if (= n 1)
    1
    (* n (factorial (- n 1)))))

解析后的計(jì)算過(guò)程如下圖:

recursive process

線性迭代

線性迭代也是通過(guò)替換模型解析程式時(shí)生成,此類(lèi)過(guò)程即不會(huì)展開(kāi)也不會(huì)收斂箩言,但在每一步都會(huì)保存當(dāng)前步驟的狀態(tài)數(shù)據(jù)硬贯,依靠狀態(tài)數(shù)據(jù)的迭代產(chǎn)生下一步計(jì)算。也因?yàn)樵撨^(guò)程的時(shí)間增長(zhǎng)趨勢(shì) O(n)陨收,所以又稱(chēng)為線性迭代過(guò)程饭豹。

雖然線性迭代過(guò)程的時(shí)間增長(zhǎng)趨勢(shì)與線性遞歸過(guò)程一樣,但線性迭代過(guò)程空間增長(zhǎng)趨勢(shì)為 `O(1)
务漩,并且可以通過(guò)當(dāng)前步驟存儲(chǔ)的狀態(tài)數(shù)據(jù)隨時(shí)重啟程序拄衰。

例如,下列計(jì)算階乘的程式為線性迭代過(guò)程:

(define (factorial n)
  (fact-iter 1 1 n))

(define (fact-iter product counter max-count)
  (if (> counter max-count)
      product
      (fact-iter (* product counter)
                 (+ counter 1)
                 max-count)))

解析后的計(jì)算過(guò)程如下圖:

iterative process

樹(shù)形遞歸

樹(shù)形遞歸也是通過(guò)替換模型分析產(chǎn)生饵骨,樹(shù)形遞歸在一個(gè)表達(dá)式中會(huì)進(jìn)行多次遞歸調(diào)用翘悉,形成類(lèi)似樹(shù)形的遞歸計(jì)算過(guò)程,所以稱(chēng)為樹(shù)形遞歸過(guò)程居触,此過(guò)程的時(shí)間消耗是指數(shù)級(jí)的妖混,與樹(shù)形的節(jié)點(diǎn)呈正相關(guān)性,消耗的空間與樹(shù)的最大深度呈正相關(guān)性饼煞。

樹(shù)形遞歸存在大量的冗余計(jì)算源葫,因此它的計(jì)算效率并不高,但它描述及解決某些問(wèn)題更加直觀(例如繼承類(lèi)型的數(shù)據(jù))砖瞧,所以它也是一種設(shè)計(jì)程序的重要工具息堂。

下列計(jì)算斐波那契數(shù)列的程度為樹(shù)形遞歸過(guò)程:

(define (fib n)
  (cond ((= n 0) 0)
        ((= n 1) 1)
        (else (+ (fib (- n 1))
                 (fib (- n 2))))))

解析后的計(jì)算過(guò)程如下圖:

tree recursion
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