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循环?还是递归?

SPEIKE 2023-05-03 阅读 62


循环?还是递归?_java


前言


前几天群里有几个小伙伴,展开了如下讨论:


--------------------------------------------------------------------------

【西安-Java-小白】

    谁遇上过?

循环?还是递归?_递归_02


【杭州-Java-JOEL】


    你要打断点看哪行出错了


【西安-Java-小白】


    栈溢出,mybatis执行查询的时候,循环查询,1000条查询一次,到160多次的时候栈溢出


【北京-Android-背影】


    你有递归么


【西安-Java-小白】


    嗯。刚把递归干掉了,换成循环试试。


【北京-Android-背影】


    @西安-Java-小白 你去掉递归还会报错么


    一般栈溢出都是有递归调用方法体导致的


【西安-Java-小白】


    嗯


    去掉了,在测试


    换成while了


【北京-Android-背影】


    嗯嗯,等会给我们说下结果


【西安-Java-小白】


    感觉速度比递归快太多了


【杭州-Java-JOEL】


    查询的时候批量去查稍微好点


【北京-Android-背影】


    递归方法体内的变量会一直保存,但是有的变量没任何意义。


    循环的话,方法体内的变量会被回收掉,不会一直占内存。


【杭州-Java-JOEL】


    这个解释赞


【西安-Java-小白】


    嗯呢


    改成循环就OK了


【西安-Java-xcbeyond】


    栈,主要是用来存放栈帧的,每执行一个方法就会出现压栈操作,所以采用递归的时候产生的栈帧比较多,递归就会影响到内存,非常消耗内存。而使用循环就执行了一个方法,压入


栈帧一次,只存在一个栈帧,所以比较节省内存。


--------------------------------------------------------------------------



    


    都是递归惹的祸! 接下来,我们就一起讨论下递归和循环吧,该如何用,他们都有哪些区别呢? 时间复杂度,空间复杂度又是多少呢



循环、递归验证


    循环: 当满足某一条件时,进行反复执行某一操作(循环体)。 如: for、while循环


    递归: 在一个方法内调用方法本身,并且要有递归结束的判断。



    循环和递归两者之间是可以相互替换实现的,但他们之间却有很大的差异,其时间复杂度,空间复杂度有着很大的差异的。



    接下来,我们就直接撸起代码见效果吧,以一个整数递减到0输出为例。


package com.xcbeyond.test;	

	
/**	
 * 递归测试	
 * @Auther: xcbeyond	
 * @Date: 2019/9/12 11:26	
 */	
public class RecursionTest {	

	
    public static void main(String [] args) {	
        int number = 5000;	

	
        long startTime = System.currentTimeMillis();	
        loop(number);	
        long endTime = System.currentTimeMillis();	
        System.out.println();	
        System.out.println("循环耗时:" + (endTime-startTime));	

	

	
        long startTime2 = System.currentTimeMillis();	
        recursion(number);	
        long endTime2 = System.currentTimeMillis();	
        System.out.println();	
        System.out.println("递归耗时:" + (endTime2-startTime2));	
    }	

	
    /**	
     * 递归	
     * @param n	
     * @return	
     */	
    public static void recursion(int n) {	
        if(n <= 0) {	
            return;	
        }else {	
            System.out.print(n + " ");	
            recursion(n - 1);	
        }	
    }	

	
    /**	
     * 循环	
     * @param n	
     * @return	
     */	
    public static void loop(int n) {	
        for(int i = n; i> 0;i--) {	
            System.out.print(i + " ");	
        }	
    }	
}



结果分析:


number分别为1000、5000、10000,其耗时结果如下:


情况1:1000



循环耗时:34	
递归耗时:18


情况2:5000



循环耗时:48	
递归耗时:11


情况3:10000


循环耗时:142	
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError	
at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(UTF_8.java:691)	
  at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(CharsetEncoder.java:579)	
  at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(StreamEncoder.java:271)	
  at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(StreamEncoder.java:125)	
  at java.io.OutputStreamWriter.write(OutputStreamWriter.java:207)	
  at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(BufferedWriter.java:129)	
  at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:526)	
  at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:669)	
  at com.xcbeyond.test.RecursionTest.recursion(RecursionTest.java:36)



    从上述结果来看,使用循环算法比递归算法更耗时,但当循环、递归次数达到一定数据级时,递归算法就会出现栈溢出(StackOverflowError)问题了,这也就是文章开头说的现象了。



    针对栈溢出问题,我们可以进一步来跟踪如下:


(上述代码略做修改,为了便于观察,number设置为5)


package com.xcbeyond.test;	

	
/**	
 * 递归测试	
 * @Auther: xcbeyond	
 * @Date: 2019/9/12 11:26	
 */	
public class RecursionTest {	

	
    public static void main(String [] args) {	
        int number = 3;	

	
        long startTime = System.currentTimeMillis();	
        loop(number);	
        long endTime = System.currentTimeMillis();	
        System.out.println();	
        System.out.println("循环耗时:" + (endTime-startTime));	

	

	
//        long startTime2 = System.currentTimeMillis();	
//        recursion(number);	
//        long endTime2 = System.currentTimeMillis();	
//        System.out.println();	
//        System.out.println("递归耗时:" + (endTime2-startTime2));	
    }	

	
    /**	
     * 递归	
     * @param n	
     * @return	
     */	
    public static void recursion(int n) {	
        Thread.currentThread().dumpStack();	
        if(n <= 0) {	
            return;	
        }else {	
            System.out.print(n + " ");	
            recursion(n - 1);	
        }	
    }	

	
    /**	
     * 循环	
     * @param n	
     * @return	
     */	
    public static void loop(int n) {	
        for(int i = n; i> 0;i--) {	
            System.out.print(i + " ");	
            Thread.currentThread().dumpStack();	
        }	
    }	
}



循环的栈分配情况:

循环?还是递归?_java_03

递归的栈分配情况:

循环?还是递归?_java_04


    通过分析栈的出栈入栈过程,循环只会堆栈一次,而递归却随着递归数次累积堆栈,即:随着递归次数增多,将会出现栈溢出的问题。



循环、递归区别


循环


    优点: 结构简单


    缺点: 并不能解决所有的问题。 有的问题适合使用递归而不是循环,如果使用循环并不困难的话,最好使用循环。


递归


    优点: 代码简洁、清晰,并且容易验证正确性


    缺点: 它的运行需要较多次数的方法调用,如果调用层数比较深,需要增加额外的堆栈处理,比如参数传递需要压栈等操作,会对执行效率有一定影响。 但是,对于某些问题,如果不使用递归,那将是极端难看的代码。



    一般递归调用可以处理的算法,也通过循环去解决常需要额外的低效处理 。 现在的编译器在优化后,对于多次调用的方法处理会有非常好的效率优化,效率未必低于循环。



总结


    每次的递归,就是方法的每次调用,即: 进行多次压栈操作。 所以,如果使用递归算法,则不能递归次数不能过大,复杂将会出现栈溢出。


    栈,主要是用来存放栈帧的,每执行一个方法就会出现压栈操作,所以采用递归的时候产生的栈帧比较多,递归就会影响到内存,非常消耗内存。而使用循环就执行了一个方法,压入栈帧一次,只存在一个栈帧,所以比较节省内存。



总之,在循环、递归算法的选取上,可遵循如下原则:


  • 循环次数不是特别大,处理逻辑及其复杂,如果用循环算法,可能难于理解时,可优先采用递归算法。
  • 处理逻辑简单,则用循环。


    记住一点,无论使用循环,还是递归,尽量避免出现循环次数特别大的场景处理,尽量去规避它吧。




循环?还是递归?_递归_05



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