Python 递归函数
2017-06-03 10:27
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简述
从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,正在给小和尚讲故事!故事是什么呢?『从前有座山,山里有座庙,庙里有个老和尚,正在给小和尚讲故事!故事是什么呢?』……这也许是最经典(口耳相传)的童谣了,充分展现了自然语言的魅力及其无限可能性,可以永远以这种递归的方式继续下去。。。
俄文艺理论家车尔尼雪夫斯基曾说过:
艺术来源于生活,却又高于生活!
生活如此,编程世界亦如此 - 没有生活原形或者现象,何来程序创作的源头和灵感?正因此,Python 中出现了这样一种函数 - 递归函数。
大多数情况下,我们见到的是一个函数调用其他函数。除此之外,函数还可以自我调用,这种类型的函数被称为递归函数。
简述
递归函数
典型的算法
迭代实现
递归实现
递归的优缺点
更多参考
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递归函数
递归的一个视觉效果呈现 - 捧着画框的蒙娜丽莎:递归(Recursion),在数学与计算机科学中,是指在函数的定义中使用函数自身的方法。
在使用递归时,需要注意以下几点:
递归就是在过程或函数里调用自身
必须有一个明确的递归结束条件,称为递归出口。
注意: 切勿忘记递归出口,避免函数无限调用。
典型的算法
大多数学过数学、计算机科学或者读过编程相关书籍的人,想必都会遇到阶乘:n! = 1 × 2 × 3 × … × n
也可以用递归方式定义:
n! = (n-1)! × n
其中,n >= 1,并且 0! = 1。
由于简单、清晰,因此其常被用作递归的示例。
PS: 除了阶乘以外,还有很多算法可以使用递归来处理,例如:斐波那契数列、汉诺塔等。
迭代实现
相比递归,阶乘的迭代实现更容易理解:>>> def factorial(n): ... result = 1 ... for i in range(2, n+1): ... result *= i ... return result ... >>> >>> factorial(1) 1 >>> >>> factorial(5) 120 >>> >>> factorial(10) 3628800
开始时,result 为 1,进入 for 循环,对之前的结果累积乘以 i,直至 n。
递归实现
现在,来使用递归来实现,和数学定义一样优雅。>>> def factorial(n): ... if n == 1: ... return 1 ... else: ... return n * factorial(n - 1) ... >>> >>> factorial(1) 1 >>> >>> factorial(5) 120 >>> >>> factorial(10) 3628800
当使用正整数调用 factorial() 时,会通过递减数字来递归地调用自己。
为了明确递归步骤,对
5!进行过程分解:
factorial(5) # 第 1 次调用使用 5 5 * factorial(4) # 第 2 次调用使用 4 5 * (4 * factorial(3)) # 第 3 次调用使用 3 5 * (4 * (3 * factorial(2))) # 第 4 次调用使用 2 5 * (4 * (3 * (2 * factorial(1)))) # 第 5 次调用使用 1 5 * (4 * (3 * (2 * 1))) # 从第 5 次调用返回 5 * (4 * (3 * 2)) # 从第 4 次调用返回 5 * (4 * 6) # 从第 3次调用返回 5 * 24 # 从第 2 次调用返回 120 # 从第 1 次调用返回
当数字减少到 1 时,递归结束。
递归的优缺点:
从“编程之美”的角度来看,引用一句伟大的计算机编程名言:To iterate is human,to recurse divine.
迭代者为人,递归者为神。
– L. Peter Deutsch
优点:
递归使代码看起来更加整洁、优雅
可以用递归将复杂任务分解成更简单的子问题
使用递归比使用一些嵌套迭代更容易
缺点:
递归的逻辑很难调试、跟进
递归调用的代价高昂(效率低),因为占用了大量的内存和时间。
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