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C语言 —— 函数递归

时间:2024-07-30 14:25:51浏览次数:10  
标签:return 函数 递归 int C语言 阶乘 Fact

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1. 什么是递归

递归是学习C语言函数绕不开的话题,那什么是递归呢?

递归其实是一种解决问题的方法,在C语言中,递归就是函数自己调用自己。

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("hehe\n");
	main();//main函数中又调用了main函数
	return 0;
}

上述就是一个简单的递归程序,只不过上面的递归只是为了演示递归的基本形式,不是为了解决问
题,代码最终也会陷入死递归,导致栈溢出(Stack overflow)。

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2. 递归的思想

把一个大型复杂问题层层转化为一个与原问题相似,但规模较小的子问题来求解;直到子问题不能再
被拆分,递归就结束了。所以递归的思考方式就是把大事化小的过程。
递归中的递就是递推的意思,归就是回归的意思,接下来慢慢来体会。

3. 递归的限制条件

递归在书写的时候,有2个必要条件:

  • 递归存在限制条件,当满足这个限制条件的时候,递归便不再继续。
  • 每次递归调用之后越来越接近这个限制条件。
    在下面的例子中,我们逐步体会这2个限制条件。

4. 递归的举例

4.1 求n的阶乘

一个正整数的阶乘(factorial)是所有小于及等于该数的正整数的积,并且0的阶乘为1。
自然数n的阶乘写作n!。
题目:计算n的阶乘(不考虑溢出),n的阶乘就是1~n的数字累积相乘。

4.2 分析和代码实现

我们知道n的阶乘的公式: n! = n ∗ (n − 1)!

举例:
		5! = 5*4*3*2*1
		4! = 4*3*2*1
	所以:5! = 5*4!

这样的思路就是把一个较大的问题,转换为一个与原问题相似,但规模较小的问题来求解的。

当n==0 的时候,n的阶乘是1,其余n的阶乘都是可以通过公式计算。

n的阶乘的递归公式如下:

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那我们就可以写出函数Fact求n的阶乘,假设Fact(n)就是求n的阶乘,那么Fact(n-1)就是求n-1的阶
乘,函数如下:

int Fact(int n)
{
	if(n==0)
		return 1;
	else
		return n*Fact(n-1);
}

测试:

#include <stdio.h>
int Fact(int n)
{
	if (n == 0)
		return 1;
	else
		return n * Fact(n - 1);
}
int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	int ret = Fact(n);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果(这里不考虑n太大的情况,n太大存在溢出):
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4.3 画图推演

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5. 递归与迭代

递归是一种很好的编程技巧,但是和很多技巧一样,也是可能被误用的,就像举例1一样,看到推导的
公式,很容易就被写成递归的形式:
在这里插入图片描述

int Fact(int n)
{
	if(n==0)
		return 1;
	else
		return n*Fact(n-1);
}

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。
在C语言中每一次函数调用,都需要为本次函数调用在内存的栈区,申请一块内存空间来保存函数调
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
函数不返回,函数对应的栈帧空间就一直占用,所以如果函数调用中存在递归调用的话,每一次递归
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。
所以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 n)
{
	int i = 0;
	int ret = 1;
	for(i=1; i<=n; i++)
	{
		ret *= i;
	}
	return ret;
}

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。

标签:return,函数,递归,int,C语言,阶乘,Fact
From: https://blog.csdn.net/fj123789/article/details/140768347

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