尾递归优化


尾递归和一般的递归不同在对内存的占用,普通递归创建stack累积而后计算收缩,尾递归只会占用恒量的内存(和迭代一样)



因为Python,Java,Pascal等等无法在语言中实现尾递归优化(Tail Call Optimization, TCO),所以采用了for, while, goto等特殊结构代替recursive的表述。Scheme则不需要这样曲折地表达,一旦写成尾递归形式,就可以进行尾递归优化。



函数调用会在内存形成一个”调用记录”,又称”调用帧”(call frame),保存调用位置和内部变量等信息。如果在函数A的内部调用函数B,那么在A的调用记录上方,还会形成一个B的调用记录。等到B运行结束,将结果返回到A,B的调用记录才会消失。如果函数B内部还调用函数C,那就还有一个C的调用记录栈,以此类推。所有的调用记录,就形成一个”调用栈”(call stack)。



尾调用由于是函数的最后一步操作,所以不需要保留外层函数的调用记录,因为调用位置、内部变量等信息都不会再用到了,只要直接用内层函数的调用记录,取代外层函数的调用记录就可以了。



递归非常耗费内存,因为需要同时保存成千上百个调用记录,很容易发生”栈溢出”错误(stack overflow)。但对于尾递归来说,由于只存在一个调用记录,所以永远不会发生”栈溢出”错误。
尾递归的判断标准是函数运行最后一步是否调用自身,而不是是否在函数的最后一行调用自身。
非尾递归:
function f(x) {
if (x === 1) return 1;
return 1 + f(x-1);
}
尾递归:
function f(x) {
if (x === 1) return 1;
return f(x-1);
}



尾递归优化:尾递归是把变化的参数传递给递归函数的变量了。(就是把所有用到的内部变量改写成函数的参数。)



function factorial(n) {
if (n === 1) return 1;
return n * factorial(n - 1);
}
factorial(5)



function factorial(n, total) {
if (n === 1) return total;
return factorial(n - 1, n * total);
}
factorial(5, 1)



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