栈在递归中的应用

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递归三要素

  • 递归表达式(递推关系) :如何把大问题拆成小问题。例如 Fact(n) = n * Fact(n-1)。
  • 边界条件(递归出口) :何时不再调用自身。例如 if(n==1) return 1;。
  • 向终止条件递推 :每次递归调用都向终止条件靠近(如 n 逐渐减小到 1)。

递归本质:函数自己调用自己 ,每一次递归调用都会生成新栈帧压入系统栈;函数执行完毕,栈帧出栈。

完美契合栈 LIFO 后进先出:最后调用的函数最先执行完毕返回。

适合用递归算法解决:可以把原始问题转换为属性相同,但规模较小的问题。

底层机制(栈的应用)

函数调用的特点:最后被调用的函数最先执行结束(LIFO)

每次函数调用时,需要一个"函数调用栈",存储:

  1. 函数返回地址(调用结束回到上一层代码要执行的位置)
  2. 实参
  3. 局部变量

区分:

系统栈(运行时自动维护);我们自己代码写的栈是用户自定义栈。

递归使用系统栈;递归转非递归,需要手动模拟、使用自定义栈。

递归调用时,函数调用栈可称为"递归工作栈"

每进入一层递归,就将递归调用所需信息压入栈顶

每退出一层递归,就从栈顶弹出相应信息(当每一次函数调用结束之后,就弹出栈)

递归的缺点:

效率低,太多层递归可能会导致栈溢出;可能包含很多重复计算。

可以自定义栈将递归算法改造成非递归算法。

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