8.栈的应用-----递归(斐波那契数列)


/*4.8 栈的应用-递归*/
/*
    斐波那契数列
说 如果兔子在出生两个月后,就有繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子来。假设所有兔都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子呢?
我们拿新出生的一对小兔子分析一下:第一个月小兔子没有繁殖能力,所以还是一对;两个月后,生下一对小兔子数共有两对;三个月以后,老兔子又生下
一对,因为小兔子没有繁殖能力,所以一共是三对......依此类推四个月以后是5对...五个月之后是8对
兔子的对数 按月排依次是1,1,2,3,5,8,13.....构成一个序列,有十分明显的特点

*/

 

 

 我们用数学函数定义就是:

$F(n) =\left\{ \begin{array}{ll} 0, & \textrm{当n=0}\\ 1, & \textrm{当n=1}\\ F(n-1)+F(n-2),  & \textrm{当n>1} \end{array} \right.$

*/
//假设我们需要打印出前40位斐波那契数列数。代码如下:
int main()
{
    int i;
    int a[40];
    a[0] = 0;
    a[1] = 1;
    printf("%d", a[0]);
    printf("%d", a[1]);
    for (i=2; i<40; i++)
    {
        a[i] = a[i-1] + a[i-2];
        printf("%d", a[i]);
    }
    return 0;
}

//斐波那契数列的递归函数
int Fbi(int i)
{
    if(i < 2)
        return i == 0 ? 0 : 1;
    //这里Fbi就是函数自己,它在调用自己
    return Fbi(i-1) +Fbi(i-2);
}
int main()
{
    int i;
    for (i=0; i < 40; i++)
        printf("%d", Fbi(i));
    return 0;
}

/*
递归的定义
在高级语言中,调用自己和其他函数并没有本质的不同。我们把一个直接调用自己或通过一系列的调用自己的函数,称做递归函数。
当然,写递归程序最怕的就是陷入永不结束的无穷递归中,所以,每个递归定义必须至少有一个条件,满足时递归不再进行,即不再
引用自身而是返回值退出。
对比了两种实现斐波那契的代码。迭代和递归的区别是:迭代使用的是循环结构,递归使用的是选择结构。递归会使程序的结构更清晰
更简洁、更容易让人理解,从而减少读懂代码的时间。但是大量的递归调用会建立函数的副本,会耗费大量的时间和内存。迭代则不需要
反复调用函数和占用额外的内存。因此我们应该视不同情况选择不同的代码实现方式。

说了这么多递归和栈有什么关系呢?
前面我们已经看到递归是如何执行它的前行和退回阶段的。递归过程退回的顺序是他前行顺序的逆序。在退回过程中,可能要执行
某些动作,包括恢复在前行过程中存储起来的某些数据。
这种存储某些数据,并在后面又以存储的逆序恢复这些数据,以提供之后使用的需求,显然很符合栈这样的数据结构,因此,编译器
使用栈实现递归就没什么好惊讶的了。
简单来说,就是在前行阶段,对于每一层递归,函数的局部变量、参数值以及返回地址都被压入栈中。在退回阶段,位于栈顶的局部变量、
参数值和返回地址被弹出,用于返回调用层次中执行代码的其余部分,也就是恢复调用的状态。
当然,对于现在的高级语言,这样的递归问题是不需要用户来管理这个栈的,一切由系统代劳了。
*/

 


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