Java函数中递归调用有哪些替代方案？

用迭代替代 Java 函数中的递归调用

在 Java 中，递归是一个强大的工具，用于解决各种问题。但是，在某些情况下，使用迭代可能是一个更好的选择，因为它更有效且不易出现堆栈溢出。

以下是迭代的优点：

• 效率更高，因为它不需要为每个递归调用创建新的栈帧。
• 不容易发生堆栈溢出，因为堆栈空间使用受限制。

替代递归调用的迭代方法：

Java 中有几种方法可以将递归函数转换为迭代函数。

1. 使用栈

使用栈是将递归函数转换为迭代函数最简单的方法。栈是一种后入先出 (LIFO) 数据结构，类似于函数调用栈。

public int factorial(int n) {
    Stack<Integer> stack = new Stack<>();
    stack.push(n);
    while (!stack.isEmpty()) {
        int curr = stack.pop();
        if (curr == 1) {
            return 1;
        }
        stack.push(curr - 1);
        stack.push(curr);
    }
}

2. 使用队列

也可以使用队列将递归函数转换为迭代函数。队列是一种先进先出 (FIFO) 数据结构，类似于消息队列。

public int factorial(int n) {
    Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
    queue.offer(n);
    while (!queue.isEmpty()) {
        int curr = queue.poll();
        if (curr == 1) {
            return 1;
        }
        queue.offer(curr - 1);
        queue.offer(curr);
    }
}

3. 手动模拟函数调用栈

也可以手动模拟函数调用栈来实现迭代。这涉及显式维护一个栈帧数组，并通过数组索引跟踪当前栈帧。

public int factorial(int n) {
    int[] stack = new int[100];
    int top = -1;
    stack[++top] = 1;
    stack[++top] = n;
    while (top > 0) {
        int curr = stack[top--];
        if (curr == 1) {
            return stack[top--];
        }
        stack[++top] = curr - 1;
        stack[++top] = curr;
    }
}

实战案例：斐波那契数列

让我们以斐波那契数列为例，说明如何使用迭代替代递归。

// 递归
public int fib(int n) {
    if (n <= 1) {
        return n;
    }
    return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}

// 迭代（使用队列）
public int fib(int n) {
    Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
    queue.offer(0);
    queue.offer(1);
    while (n-- > 1) {
        int a = queue.poll();
        int b = queue.poll();
        queue.offer(a + b);
    }
    return queue.poll();
}

通过使用迭代，我们避免了递归调用的开销，提高了效率。

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