如何深入掌握C语言递归函数(详解)

简介: 递归就是一个函数在它的函数体内调用它自身来解决问题,实现将大事化小,复杂化简单

什么是递归


递归就是一个函数在它的函数体内调用它自身来解决问题,实现将大事化小,复杂化简单

两个基本要素

递归关系

执行递归函数,满足递归关系将反复调用其自身,每调用一次就进入新的一层(类似递推的感觉)

结束条件

如果函数一直递推,每递推一次就会开辟一个空间,而内存是有限的

就需要一个限制条件,当无法满足继续递归时,就开始返回(回归)

注:因为开辟空间,返回时调用函数中的变量依然会保持使用,以此实现反向输出得到想要的结果

递归的精髓在于通过不断地重复逼近一个最终的结果,它更多的是一种思想,用于解决某些问题

例题


按顺序打印整形数组

分析问题

举例打印1234,尝试分解问题,逼近想要的结果

20210729225012369.png

一个数余10,我们可以得到个位数

想的到十位数,可以先除十再余十(整形间除法是没有小数位的)

参考代码

void print(unsigned int n)
{
  if (n > 9)
  {
    print(n / 10);//递推关系
  }
  printf("%d ", n % 10);//开始返回
}
int main()
{
  //接受一个整型值(无符号),按照顺序打印它的每一位
  unsigned int num = 0;
  scanf("%u", &num);//1234
  print(num);
  return 0;
}

这样看来递归还是非常有意思的哈

20210729225918614.png


求字符串的长度(编写函数不允许创建临时变量)

分析问题

20210729230259113.png

找到递归关系:想特点,字符串是以‘\0’结尾的


20210729230550152.png

参考代码

int my_strlen(char* s)
{
  if (*s != '\0')
  {
    return 1 + my_strlen(s+1);
  }
  else
  {
    return 0;
  }
}
int main()
{
  //求字符串长度
  char arr[10] = "abcd";
  //数组名arr是数组首元素的地址 - char*
  int len = my_strlen(arr);//6
  printf("%d\n", len);
  return 0;
}

再来,来试试思考下面这个问题

求n的阶乘

分析问题如何逼近结果,思考两个要素

参考代码

int Fac(int n)
{
  if (n <= 1)
    return 1;
  else
    return n* Fac(n - 1);
}
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);//3
  //去n的阶乘
  int ret = Fac(n);
  printf("%d\n", ret);
  return 0;
}

递归这样看来十分快捷简便,但它也有局限,毕竟递归是一个不断调用函数重复的过程

斐波那契数列

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, ···

斐波那契数列是一个从第三项开始,每一项都等于前两项之和的数列问题

函数化思想如下

20210729232016566.png

int count = 0;
int Fib1(int n)
{
  if (n == 3)
  {
    count++;
  }
  if (n <= 2)
    return 1;
  else
    return Fib1(n - 1) + Fib1(n - 2);
}
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);
  int ret = Fib(n);
  printf("%d\n", ret);
//  printf("count = %d\n", count);
  return 0;
}

20210729231912772.png

仅从求第五项来看,就调用了4次第一项

想想那第五十项,又要调用多少次,计算有需要多久呢?(存在明显问题)

而用循环对于这个问题却又变得简单许多,至少计算很快

//迭代(循环)
int Fib(int n)
{
  int a = 1;
  int b = 1;
  int c = 1;
  while (n>2)
  {
    c = a + b;
    a = b;
    b = c;
    n--;
  }
  return c;
}

总结特点


优点

1. 简洁

2.在树的前序,中序,后序遍历算法中,递归的实现明显要比循环简单得多。

缺点

1.递归由于是函数调用自身,而函数调用是有时间和空间的消耗的:每一次函数调用,都需要在内存栈中分配空间以保存参数、返回地址以及临时变量,而往栈中压入数据和弹出数据都需要时间。->效率


2.递归中很多计算都是重复的,由于其本质是把一个问题分解成两个或者多个小问题,多个小问题存在相互重叠的部分,则存在重复计算,如fibonacci斐波那契数列的递归实现。->效率


3.调用栈可能会溢出,其实每一次函数调用会在内存栈中分配空间,而每个进程的栈的容量是有限的,当调用的层次太多时,就会超出栈的容量,从而导致栈溢出。->性能

什么时候使用

20210729232946985.png

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