递归三种分类方法

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递归是编程语言中常见的算法技巧,但是递归名称很多,我整理了一下递归常见的三种分类法。

按调用"路数"分(最常见)

这是根据一个函数在递归时,会派生出几个"分身"来分类的。

A. 线性递归 (Linear Recursion)

  • 特点 :函数在递归阶段,只调用一次自己。
  • 长相
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void linear(int n) {
    if (n <= 0) return;
    // 只调用一次自己
    linear(n - 1);
}
  • 理解 :这就像是一个单向链表,或者一根绳子,一头拉着一头,直到拉断(触底反弹)。
  • 例子:计算阶乘、遍历单链表。
  • 优化:这种递归可以直接改成循环!

B. 树形递归 (Tree Recursion)

*  特点 :函数在递归阶段,调用了多次 (通常是两次或以上)自己。

*  长相

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void tree(int n) {
    if (n <= 1) return;
    // 调用两次自己,这就分叉了!
    tree(n - 1);
    tree(n - 2); 
}
  • 理解:这就像是二叉树的遍历,每走一步就分两叉,呈指数级爆炸增长。
  • 例子:斐波那契数列(朴素写法)、二叉树遍历。
  • 优化:这种递归有两种优化方案,使用显式栈(避免系统栈溢出)和记忆化搜索(加缓存)。但是要视情况而定:显式栈代码复杂;而多线程环境里的fork/join用的树形递归往往是拆分数据集,几乎没有重复的入参,加缓存没有用。

按"谁调用谁"分

这是根据函数调用的"人际关系"来分类的。

A. 直接递归 (Direct Recursion)

  • 特点 :函数 A 直接调用 自己(A)
  • 长相
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void A() { 
    // ... 
    A(); // 我直接call我自己
}
  • 备注:这是我们最最常用的递归方式。

B. 间接递归 (Indirect Recursion)

  • 特点 :函数 A 调用函数 B ,函数 B 又反过来调用函数 A
  • 长相
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void A() { 
    // ...
    B(); // 我让兄弟帮我干
}
    
void B() {
    // ...
    A(); // 兄弟又把活扔回给我
}
  • 理解:这就像是两个人互相踢皮球,直到把球踢烂(栈溢出)或者达成条件停止。

按"调用的位置"分(性能优化向)

这是你提到的尾递归所在的分类,也是性能优化的关键。

A. 头递归 (Head Recursion)

  • 特点 :先递归调用,拿到结果后,进行计算(或者说,递归调用在函数体的前面)。
  • 长相
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int head(int n) {
    if (n == 0) return 0;
    // 先递归下去,等回来之后,还要做 +n 的操作
    return head(n - 1) + n; 
}
  • 缺点:必须把每一层的现场(比如这里的 n)都保存在栈里,等着"归"的时候用。容易栈溢出。

B. 尾递归 (Tail Recursion) ------ 你提到的那位

  • 特点 :递归调用是函数的最后一步操作。调用之后,函数不需要再做任何计算了,直接返回结果就行。
  • 长相
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int tail(int n, int acc) {
    if (n == 0) return acc;
    // 计算已经在参数里做完了(acc + n),这里只是单纯的跳转
    return tail(n - 1, acc + n); 
}
  • 优点 :编译器可以进行尾调用优化 (TCO)。它不需要保留上一层的栈帧,直接把当前栈覆盖掉就行。这样,无论递归多少层,栈空间永远是 O(1) 的,不会栈溢出。

总结

分类维度 类型 关键特征
调用路数 线性递归 一层只调一次自己
树形递归 一层调多次自己
调用关系 直接递归 自己调自己
间接递归 你调我,我调你
调用位置 头递归 调完还要算
尾递归 调完直接返
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