【C语言】函数的系统化精讲(三)2

简介: 【C语言】函数的系统化精讲(三)

【C语言】函数的系统化精讲(三)1:https://developer.aliyun.com/article/1474657

3.1递归的思考

递归是一种有用的编程技巧,但像其他技巧一样,也容易被误用。举例来说,看到推导的公式,很容易就被写成递归的形式犹如数学函数一样。

int Fact(int n)
{
  if(n<=0)
  return 1;
  else
  return n*Fact(n-1);
}
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7

Fact函数是可以产⽣正确的结果,但是在递归函数调⽤的过程中涉及⼀些运⾏时的开销。

什么是运行时的开销呢?

在C语言中,每次函数调用都需要在栈区为本次函数调用申请一块内存空间,用来保存函数调用期间的各种局部变量的值。这块空间被称为运行时堆栈,或者函数栈帧。如果函数没有返回,对应的栈帧空间就会一直被占用。因此,如果函数调用中存在递归调用,每次递归函数调用都会开辟属于自己的栈帧空间,直到函数递归不再继续,开始回归,才逐层释放栈帧空间。因此,如果采用函数递归的方式完成代码,递归层次太深就会浪费太多的栈帧空间,也可能引起栈溢出(stack overflow)的问题。


所以如果不想使用递归就得想其他的办法,通常就是迭代的方式(通常就是循环的方式)。

⽐如:计算n的阶乘,也是可以产⽣1~n的数字累计乘在⼀起的。

int Fact(int
{
  int i = 0;
  int ret = 1;
  for (i = 1; i <= n; i++)
  {
    ret *= i;
  }
  return ret;
}
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);
  int ret = Fact(n);
  printf("%d\n", ret);
  return 0;
}

上述代码是能够完成任务,并且效率是⽐递归的⽅式更好的。

事实上,我们看到的许多问题是以递归的形式进⾏解释的,这只是因为它⽐⾮递归的形式更加清晰,

但是这些问题的迭代实现往往⽐递归实现效率更⾼。

当⼀个问题⾮常复杂,难以使⽤迭代的⽅式实现时,此时递归实现的简洁性便可以补偿它所带来的运⾏时开销。

3.2求第n个斐波那契数

我们还可以举出更极端的例子,比如计算第n个斐波那契数,不适合使用递归求解,但是斐波那契数的问题通常是用递归的形式描述的,如下:

看到这公式,很容易想到这还不简单啊,将代码递归的形式走起,如:

int Fib(int n)
{
  if(n<=2)
  return 1;
  else
  return Fib(n-1)+Fib(n-2);
}

当我们输入为50时,光标还在闪烁需要很长时间才能算出结果,这个计算所花费的时间,是我们很难接受的,这也说明递归的写法是非常低效的,那是为什么呢? 此时程序并没有停止,而是不断的计算,我们可以Ctrl+Shift+Esc打开任务管理器,我们可以看到我们的程序的CPU占比13.7%(这个13.7%不是最高的),(由于代码运行起来后,电脑便会风扇转起,直接CPU干起来,博主电脑无法立刻截不了图,所以导致截图不到想要的高CPU运行百分比,推荐你们也可以尝试一下)

其实递归程序会不断的展开,在展开的过程中,我们很容易就能发现,在递归的过程中会有重复计算,⽽且递归层次越深,冗余计算就会越多。

这里我们发现,在计算第40个斐波那契数时,使用递归方式会导致第3个斐波那契数被重复计算了39088169次,这些计算是非常冗余的。因此,斐波那契数的计算采用递归是非常不明智的,我们应该考虑使用迭代的方式来解决。

我们知道斐波那契数的前2个数都是1,然后前2个数相加就是第3个数,那么我们从前往后,从小到大计算就可以了。

这样就有下⾯的代码
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

递归虽好,但是也会引⼊⼀些问题,所以我们⼀定不要迷恋递归,适当就好。

递归和循环的选择:

1,如果使用递归写代码,非常容易,写出的代码没问题,那就使用递归。

2,如果递归写出的问题,是存在明显的缺陷,那就不能使用递归,得用迭代的方式处理。

相关文章
|
26天前
|
C语言 C++
C语言 之 内存函数
C语言 之 内存函数
31 3
|
6天前
|
程序员 C语言 开发者
pymalloc 和系统的 malloc 有什么区别
pymalloc 和系统的 malloc 有什么区别
|
2天前
|
程序员 C语言 开发者
pymalloc 和系统的 malloc 有什么区别?
pymalloc 和系统的 malloc 有什么区别?
|
17天前
|
存储 缓存 C语言
【c语言】简单的算术操作符、输入输出函数
本文介绍了C语言中的算术操作符、赋值操作符、单目操作符以及输入输出函数 `printf` 和 `scanf` 的基本用法。算术操作符包括加、减、乘、除和求余,其中除法和求余运算有特殊规则。赋值操作符用于给变量赋值,并支持复合赋值。单目操作符包括自增自减、正负号和强制类型转换。输入输出函数 `printf` 和 `scanf` 用于格式化输入和输出,支持多种占位符和格式控制。通过示例代码详细解释了这些操作符和函数的使用方法。
31 10
|
10天前
|
存储 算法 程序员
C语言:库函数
C语言的库函数是预定义的函数,用于执行常见的编程任务,如输入输出、字符串处理、数学运算等。使用库函数可以简化编程工作,提高开发效率。C标准库提供了丰富的函数,满足各种需求。
|
16天前
|
机器学习/深度学习 C语言
【c语言】一篇文章搞懂函数递归
本文详细介绍了函数递归的概念、思想及其限制条件,并通过求阶乘、打印整数每一位和求斐波那契数等实例,展示了递归的应用。递归的核心在于将大问题分解为小问题,但需注意递归可能导致效率低下和栈溢出的问题。文章最后总结了递归的优缺点,提醒读者在实际编程中合理使用递归。
41 7
|
16天前
|
存储 编译器 程序员
【c语言】函数
本文介绍了C语言中函数的基本概念,包括库函数和自定义函数的定义、使用及示例。库函数如`printf`和`scanf`,通过包含相应的头文件即可使用。自定义函数需指定返回类型、函数名、形式参数等。文中还探讨了函数的调用、形参与实参的区别、return语句的用法、函数嵌套调用、链式访问以及static关键字对变量和函数的影响,强调了static如何改变变量的生命周期和作用域,以及函数的可见性。
25 4
|
21天前
|
存储 编译器 C语言
C语言函数的定义与函数的声明的区别
C语言中,函数的定义包含函数的实现,即具体执行的代码块;而函数的声明仅描述函数的名称、返回类型和参数列表,用于告知编译器函数的存在,但不包含实现细节。声明通常放在头文件中,定义则在源文件中。
|
13天前
|
存储 C语言
【c语言】字符串函数和内存函数
本文介绍了C语言中常用的字符串函数和内存函数,包括`strlen`、`strcpy`、`strcat`、`strcmp`、`strstr`、`strncpy`、`strncat`、`strncmp`、`strtok`、`memcpy`、`memmove`和`memset`等函数的使用方法及模拟实现。文章详细讲解了每个函数的功能、参数、返回值,并提供了具体的代码示例,帮助读者更好地理解和掌握这些函数的应用。
14 0
|
13天前
|
C语言
【c语言】qsort函数及泛型冒泡排序的模拟实现
本文介绍了C语言中的`qsort`函数及其背后的回调函数概念。`qsort`函数用于对任意类型的数据进行排序,其核心在于通过函数指针调用用户自定义的比较函数。文章还详细讲解了如何实现一个泛型冒泡排序,包括比较函数、交换函数和排序函数的编写,并展示了完整的代码示例。最后,通过实际运行验证了排序的正确性,展示了泛型编程的优势。
15 0