Java函數中遞歸呼叫有哪些替代方案？

用迭代取代Java 函數中的遞迴呼叫

在Java 中，遞歸是一個強大的工具，用來解決各種問題。但是，在某些情況下，使用迭代可能是更好的選擇，因為它更有效且不易出現堆疊溢位。

以下是迭代的優點：

• 效率更高，因為它不需要為每個遞歸呼叫建立新的堆疊幀。
• 不容易發生堆疊溢出，因為堆疊空間使用受限。

替代遞歸呼叫的迭代方法：

Java 中有幾種方法可以將遞歸函數轉換為迭代函數。

1. 使用堆疊

使用堆疊是將遞歸函數轉換為迭代函數最簡單的方法。堆疊是一種後入先出 (LIFO) 資料結構，類似於函數呼叫堆疊。

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. 使用佇列

也可以使用佇列將遞歸函數轉換為迭代函數。佇列是一種先進先出 (FIFO) 資料結構，類似於訊息佇列。

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. 手動模擬函數呼叫堆疊

也可以手動模擬函數呼叫堆疊來實現迭代。這涉及明確維護一個堆疊幀數組，並透過數組索引追蹤當前堆疊幀。

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;
    }
}

實戰案例：斐波那契數列

讓我們以斐波那契數列為例，說明如何使用迭代替代遞歸。

// 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();
}

透過使用迭代，我們避免了遞歸呼叫的開銷，提高了效率。

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