Python中的函數(shù)---遞歸函數(shù)與棧溢出

本文是廖雪峰教程的筆記。

  • 在函數(shù)內(nèi)部览祖,可以調(diào)用其他函數(shù)。如果一個函數(shù)在內(nèi)部調(diào)用自身本身炊琉,這個函數(shù)就是遞歸函數(shù)展蒂。例如計算階乘的函數(shù):
def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    return n * fact(n - 1)
  • 遞歸函數(shù)的優(yōu)點是定義簡單,邏輯清晰苔咪。理論上锰悼,所有的遞歸函數(shù)都可以寫成循環(huán)的方式,但循環(huán)的邏輯不如遞歸清晰悼泌。
  • 使用遞歸函數(shù)需要注意防止棧溢出松捉。在計算機中,函數(shù)調(diào)用是通過棧(stack)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的馆里,每當(dāng)進(jìn)入一個函數(shù)調(diào)用隘世,棧就會加一層棧幀可柿,每當(dāng)函數(shù)返回,棧就會減一層棧幀丙者。由于棧的大小不是無限的复斥,所以,遞歸調(diào)用的次數(shù)過多械媒,會導(dǎo)致棧溢出目锭。
  • 解決遞歸調(diào)用棧溢出的方法是通過尾遞歸優(yōu)化,事實上尾遞歸和循環(huán)的效果是一樣的纷捞,所以痢虹,把循環(huán)看成是一種特殊的尾遞歸函數(shù)也是可以的。
  • 尾遞歸是指主儡,在函數(shù)返回的時候奖唯,調(diào)用自身本身,并且糜值,return語句不能包含表達(dá)式丰捷。這樣,編譯器或者解釋器就可以把尾遞歸做優(yōu)化寂汇,使遞歸本身無論調(diào)用多少次病往,都只占用一個棧幀,不會出現(xiàn)棧溢出的情況骄瓣。例如上述階乘函數(shù)可以寫成:
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)

遺憾的是停巷,大多數(shù)編程語言沒有針對尾遞歸做優(yōu)化,Python解釋器也沒有做優(yōu)化榕栏,所以叠穆,即使把上面的fact(n)函數(shù)改成尾遞歸方式,也會導(dǎo)致棧溢出臼膏。

小結(jié)

  1. 使用遞歸函數(shù)的優(yōu)點是邏輯簡單清晰,缺點是過深的調(diào)用會導(dǎo)致棧溢出示损。
  2. 針對尾遞歸優(yōu)化的語言可以通過尾遞歸防止棧溢出渗磅。尾遞歸事實上和循環(huán)是等價的,沒有循環(huán)語句的編程語言只能通過尾遞歸實現(xiàn)循環(huán)检访。
  3. Python標(biāo)準(zhǔn)的解釋器沒有針對尾遞歸做優(yōu)化始鱼,任何遞歸函數(shù)都存在棧溢出的問題。
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