递归与循环 效率比较( LeetCode 17、电话号码的字母组合 递归实现)

一、问题解答:

1、递归为什么会出现栈溢出?

大家都知道递归的实现原理是通过调用函数本身,在计算机中,函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。递归调用,只有走到最后的结束点后函数才能依次退出,而未到达最后的结束点之前,占用的栈空间一直没有释放,如果递归调用次数过多,就可能导致占用的栈资源超过线程的最大值,从而导致栈溢出,导致程序的异常退出。

2、递归慢的原因到底是什么呢?

函数调用的时候,每次调用时要做地址保存,参数传递等,这是通过一个递归工作栈实现的。具体是每次调用函数本身要保存的内容包括:局部变量、形参、调用函数地址、返回值。那么,如果递归调用N次,就要分配N*局部变量、N*形参、N*调用函数地址、N*返回值。这势必是影响效率的。

3、用循环效率会比递归效率高吗?

递归与循环是两种不同的解决问题的典型思路。当然也并不是说循环效率就一定比递归高,递归和循环是两码事,递归带有栈操作,循环则不一定,两个概念不是一个层次,不同场景做不同的尝试。

4、递归使用的栈是什么样的一个栈呢?

首先,看一下系统栈和用户栈的用途。

系统栈(也叫核心栈、内核栈)是内存中属于操作系统空间的一块区域,其主要用途为:

(1)保存中断现场,对于嵌套中断,被中断程序的现场信息依次压入系统栈,中断返回时逆序弹出;

(2)保存操作系统子程序间相互调用的参数、返回值、返回点以及子程序(函数)的局部变量。

用户栈用户进程空间中的一块区域,用于保存用户进程的子程序间相互调用的参数、返回值、返回点以及子程序(函数)的局部变量。

我们编写的递归程序属于用户程序,因此使用的是用户栈。

二、算法比较:

递归

优点:代码简洁、清晰,并且容易验证正确性。但是我个人感觉理解起来有困难。

缺点:并不能解决所有的问题。有的问题适合使用递归而不是循环。如果使用循环并不困难的话,最好使用循环。

循环

优点:速度快,结构简单。容易理解

缺点:并不能解决所有的问题。有的问题适合使用递归而不是循环。如果使用循环并不困难的话,最好使用循环。

递归算法和循环算法总结:

1. 一般递归调用可以处理的算法,也通过循环去解决常需要额外的低效处理。

2. 现在的编译器在优化后,对于多次调用的函数处理会有非常好的效率优化,效率未必低于循环。

3.递归和循环两者完全可以互换。如果用到递归的地方可以很方便使用循环替换,而不影响程序的阅读,那么替换成循环往往是好的。(例如:求阶乘的递归实现与循环实现。)

三、举例:

1、题目:

LeetCode中 17、电话号码的字母组合   递归解

给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回所有它能表示的字母组合。

给出数字到字母的映射如下(与电话按键相同)。注意 1 不对应任何字母。

示例

输入:"23"
输出:["ad", "ae", "af", "bd", "be", "bf", "cd", "ce", "cf"].

2、思路:

该题采用  深搜 + 递归这样的模式。

首先,可以先构造一个数字与字母相对应的数组,比如,可以写成这个形式:

num_alp_table = [" ", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz"]

显然,num_alp_table中每个元素的索引是对应数字,而元素本身是这个数在手机键盘上对应的字母。

写一个辅助函数helper(),该函数完成对字符的遍历和拼接

helper()函数一共有5个参数:

digits:用户输入的数字字符串

num_alp_table:上面才说过

begin:当前需要处理的数字字符串的位置,比如,输入“23”,初始时,begin = 0,也就是处理“23”这个字符串的第0位“2”

path:记录字母组合的字符串

result:结果列表

helper()函数做的事情就是将数字字符串从begin开始到最后依次处理,将每一种可能的字母组合添加到结果列表中。深搜回溯的条件是len(path) == len(digits)(即:在递归中,本次递归返回的条件是path的长度与输入字符串长度相同)

3、实现:

使用python 递归实现该算法解如下:

class Solution(object):
    def letterCombinations(self, digits):
        """
        :type digits: str
        :rtype: List[str]
        """  
        num_alp_table = [" ", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz"]
        if len(digits) == 0:
            return []
        path, result = "", []
        begin = 0
        self.helper(digits, begin, path, result, num_alp_table)
        return result
 
    def helper(self, digits, begin, path, result, num_alp_table):
        # if arrive the end of string, return
        if len(path) == len(digits):
            result.append(path)
            return
        # eigodic each value of input keys
        for i in num_alp_table[int(digits[begin])]:
            path += i
            # eigodic the next value
            self.helper(digits, begin + 1, path, result, num_alp_table)
            path = path[:-1]

在此,特别感谢guoziqing506的博客  和 VincentCZW  两位大神的博客,学习到很多。感恩的小心心~~~

一起加油,狗子们~~~

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/fhy569039351/article/details/81359317
今日推荐