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什么是尾叫优化?

algorithm

很简单,什么是尾部呼叫优化?

更具体地说,可以应用哪些小代码片段,而在何处不使用,解释原因呢?


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2020-07-28

共1个答案

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尾部调用优化可以避免为函数分配新的堆栈帧,因为调用函数将简单地返回它从被调用函数获得的值。最常见的用法是尾递归,其中为利用尾调用优化而编写的递归函数可以使用恒定的堆栈空间。

Scheme是在规范中保证任何实现都必须提供此优化的少数编程语言之一 (JavaScript也是从ES6开始)
,因此这是Scheme中的析因函数的两个示例:

(define (fact x)
  (if (= x 0) 1
      (* x (fact (- x 1)))))

(define (fact x)
  (define (fact-tail x accum)
    (if (= x 0) accum
        (fact-tail (- x 1) (* x accum))))
  (fact-tail x 1))

第一个函数不是尾递归,因为在进行递归调用时,该函数需要跟踪在调用返回后需要对结果进行的乘法运算。因此,堆栈如下所示:

(fact 3)
(* 3 (fact 2))
(* 3 (* 2 (fact 1)))
(* 3 (* 2 (* 1 (fact 0))))
(* 3 (* 2 (* 1 1)))
(* 3 (* 2 1))
(* 3 2)
6

相反,尾部递归阶乘的堆栈跟踪如下所示:

(fact 3)
(fact-tail 3 1)
(fact-tail 2 3)
(fact-tail 1 6)
(fact-tail 0 6)
6

如您所见,对于事实尾部的每次调用,我们只需要跟踪相同数量的数据,因为我们只是简单地将获得的值返回到顶部。这意味着即使我要调用(事实1000000),我也只需要与(事实3)相同的空间。非尾递归事实并非如此,因为如此大的值可能会导致堆栈溢出。

2020-07-28