10 递归:如何用三行代码找到“最终推荐人”?

2019/04/01 posted in  极客-数据结构与算法之美

如何理解递归?

递归是一种应用非常广泛的算法(或者编程技巧),数据结构和算法的编码实现都要用到递归,比如DFS深度优先搜索、前中后序二叉树遍历等等。

递归需要满足的三个条件:

  1. 一个问题的解可以分解为几个子问题的解
  2. 这个问题与分解之后的子问题,除了数据规模不同,求解思路完全一样
  3. 存在递归终止条件

如何编写递归代码?
写出递推公式,找到终止条件
写递归代码的关键就是找到如何将大问题分解为小问题的规律,并且基于此写出递推公式,然后再推敲终止条件,最后将递推公式和终止条件翻译成代码。

理解起来比较吃力?
把它抽象成一个递推公式,不用想一层层的调用关系,不要试图用人脑去分解递归的每个步骤。

递归代码要警惕堆栈溢出

为什么递归代码容易造成堆栈溢出呢?
函数调用会使用栈来保存临时变量。每调用一个函数,都会将临时变量封装为栈帧压入内存栈,等函数执行完成返回时,才出栈。系统栈或者虚拟机栈空间一般都不大。如果递归求解的数据规模很大,调用层次很深,一直压入栈,就会有堆栈溢出的风险。

如何预防堆栈溢出呢?

  1. 我们可以通过在代码中限制递归调用的最大深度的方式来解决这个问题。递归调用超过一定深度(比如1000)之后,我们就不继续往下再递归了,直接返回报错。
  2. 但这种做法并不能完全解决问题,因为最大允许的递归深度跟当前线程剩余的栈空间大小有关,事先无法计算。如果实时计算,代码过于复杂,就会影响代码的可读性。所以,如果最大深度比较小,比如10、50,就可以用这种方法,否则这种方法并不是很实用。

递归代码要警惕重复计算

为了避免重复计算,我们可以通过一个数据结构(比如散列表)来保存已经求解过的f(k)。当递归调用到f(k)时,先看下是否已经求解过了。如果是,则直接从散列表中取值返回,不需要重复计算,这样就能避免刚讲的问题了。

其他问题
在时间效率上,递归代码里多了很多函数调用,当这些函数调用的数量较大时,就会积聚成一个可观的时间成本。在空间复杂度上,因为递归调用一次就会在内存栈中保存一次现场数据,所以在分析递归代码空间复杂度时,需要额外考虑这部分的开销。

可以将递归代码改为迭代循环的非递归写法

对于递归代码,你有什么好的调试方法呢?

  1. 打印日志发现,递归值。
  2. 结合条件断点进行调试。