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Java中的迭代和遞歸講解
迭代使用的是循環(huán)（for，while，do...wile）或者迭代器，當(dāng)循環(huán)條件不滿足時退出。而遞歸，一般是函數(shù)遞歸，可以是自身調(diào)用自身，也可以是非直接調(diào)用，即方法A調(diào)用方法B,而方法B反過來調(diào)用方法A，遞歸退出的條件為if，else語句，當(dāng)條件符合基的時候退出。下面是小編為大家整理的Java中的迭代和遞歸講解，歡迎參考~
前言
迭代使用的是循環(huán)（for，while，do...wile）或者迭代器，當(dāng)循環(huán)條件不滿足時退出。而遞歸，一般是函數(shù)遞歸，可以是自身調(diào)用自身，也可以是非直接調(diào)用，即方法A調(diào)用方法B,而方法B反過來調(diào)用方法A，遞歸退出的條件為if，else語句，當(dāng)條件符合基的時候退出。
上面是迭代和遞歸的語法特性，他們在Java中有什么不同呢？
一、遞歸
提到迭代，不得不提一個數(shù)學(xué)表達(dá)式： n!=n*(n-1)*(n-2)*...*1
有很多方法來計算階乘。有一定數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的人都知道n!=n*(n-1)!因此，代碼的實現(xiàn)可以直接寫成：
代碼一
int factorial (int n) {
if (n == 1) {
return 1;
} else {
return n*factorial(n-1);
}
}
在執(zhí)行以上代碼的時候，其實機(jī)器是要執(zhí)行一系列乘法的： factorial(n) → factorial(n-1) → factorial(n-2) → … → factorial(1) 。所以，需要不斷的跟蹤（跟蹤上次計算的結(jié)果）并調(diào)用乘法進(jìn)行計算（構(gòu)建一個乘法鏈）。這類不斷調(diào)用自身的運(yùn)算形式稱之為遞歸。遞歸可以進(jìn)一步的分為線性遞歸和數(shù)形遞歸。信息量隨著算法的輸入呈線性增長的遞歸稱之為線性遞歸。計算n!（階乘）就是線性遞歸。因為隨著N的增大，計算所需的時間呈線性增長。另外一種信息量隨著輸入的增長而進(jìn)行指數(shù)增長的稱之為樹形遞歸。
二、迭代
另外一種計算n!的方式是：先計算1乘以2，然后用其結(jié)果乘以3，再用的到的結(jié)果乘以4….一直乘到N。在程序?qū)崿F(xiàn)時，可以定義一個計數(shù)器，每進(jìn)行一次乘法，計數(shù)器都自增一次，直到計數(shù)器的值等于N截至。代碼如下：
代碼二
int factorial (int n) {
int product = 1;
for(int i=2; i<n; i++) {
product *= i;
}
return product;
}
和代碼一相比，代碼二沒有構(gòu)建一個乘法鏈。在進(jìn)行每一步計算時，只需要知道當(dāng)前結(jié)果（product）和i的值就可以了。這種計算形式稱之為迭代。迭代有這樣幾個條件：1、有一個有初始值的變量。2、一個說明變量值如何更新的規(guī)則。3、一個結(jié)束條件。（循環(huán)三要素：循環(huán)變量、循環(huán)體和循環(huán)終止條件）。和遞歸一樣。時間要求隨著輸入的增長呈線性的可以叫做線性迭代。
三、迭代 VS 遞歸
比較了兩個程序，我們可以發(fā)現(xiàn)，他們看起來幾乎相同，特別是其數(shù)學(xué)函數(shù)方面。在計算n!的時候，他們的計算步數(shù)都是和n的值成正比的。但是，如果我們站在程序的角度，考慮他們是如何運(yùn)行的話，那么這兩個算法就有很大不同了。
�。ㄗⅲ涸闹嘘P(guān)于其區(qū)別寫的有點扯，這里就不翻譯了，下面是筆者自己總結(jié)內(nèi)容。）
首先分析遞歸，其實遞歸最大的有點就是把一個復(fù)雜的算法分解成若干相同的可重復(fù)的步驟。所以，使用遞歸實現(xiàn)一個計算邏輯往往只需要很短的代碼就能解決，并且這樣的代碼也比較容易理解。但是，遞歸就意味著大量的函數(shù)調(diào)用。函數(shù)調(diào)用的局部狀態(tài)之所以用棧來記錄的。所以，這樣就可能浪費大量的空間，如果遞歸太深的話還有可能導(dǎo)致堆棧溢出。
接下來分析迭代。其實，遞歸都可以用迭代來代替。但是相對于遞歸的簡單易懂，迭代就比較生硬難懂了。尤其是遇到一個比較復(fù)雜的場景的時候。但是，代碼的難以理解帶來的有點也比較明顯。迭代的效率比遞歸要高，并且在空間消耗上也比較小。
遞歸中一定有迭代，但是迭代中不一定有遞歸，大部分可以相互轉(zhuǎn)換。
能用迭代的不要用遞歸，遞歸調(diào)用函數(shù)不僅浪費空間，如果遞歸太深的話還容易造成堆棧的溢出。
四、數(shù)形遞歸
前面介紹過，樹遞歸隨輸入的增長的信息量呈指數(shù)級增長。比較典型的就是斐波那契數(shù)列：
用文字描述就是斐波那契數(shù)列中前兩個數(shù)字的和等于第三個數(shù)字：0,1,1,2,3,5,8,13,21……
遞歸實現(xiàn)代碼如下：
int fib (int n) {
if (n == 0) {
return 0;
} else if (n == 1) {
return 1;
} else {
return fib(n-1) + fib(n-2);
}
}
計算過程中，為了計算fib(5) ，程序要先計算fib(4) 和 fib(3) ，要想計算fib(4) ，程序同樣需要先計算 fib(3) 和 fib(2) 。在這個過程中計算了兩次fib(3)。
從上面分析的計算過程可以得出一個結(jié)論：使用遞歸實現(xiàn)斐波那契數(shù)列存在冗余計算。
就像上面提到的，可以用遞歸的算法一般都能用迭代實現(xiàn)，斐波那契數(shù)列的計算也一樣。
int fib (int n) {
int fib = 0;
int a = 1;
for(int i=0; i<n; i++) {
int temp = fib;
fib = fib + a;
a = temp;
}
return fib;
}
雖然使用遞歸的方式會有冗余計算，可以用迭代來代替。但是這并不表明遞歸可以完全被取代。因為遞歸有更好的可讀性。
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