Рекурсии или итерации

В предыдущем разделе мы рассмотрели функцию вычисления факториала, которая была реализована рекурсивно. Раньше в одном из домашних заданий мы для вычисления факториала применяли итеративную процедуру. Давайте сравним эти два подхода и обсудим основания, по которым программист может предпочесть в конкретной ситуации тот или иной подход.

Как итерации, так и рекурсии основаны на управляющей структуре: итерации используют структуру повторения, рекурсии используют структуру выбора.

Как итерации, так и рекурсии включают повторение: итерации используют структуру повторения явным образом, рекурсии реализуют повторение посредством повторных вызовов функции.

Как итерации, так и рекурсии включают проверку условия окончания: итерации заканчиваются после нарушения условия продолжения цикла, рекурсии заканчиваются после распознавания базовой задачи.

Как итерации с повторением, управляемым счетчиком, так и рекурсии постепенно приближаются к моменту своего заверщения: в итерациях выполняется изменение счетчика до тех пор, пока он не примет значение, при котором перестает выполняться условие продолжения цикла; в рекурсии поддерживается процесс создания упрощенной версии исходной задачи до тех пор, пока не будут достигнута базовая задача.

Как итерации, так и рекурсии могут оказаться бесконечными: бесконечный итеративный цикл возникает, если условие продолжения цикла никогда не становится ложным; бесконечная рекурсия возникает, когда шаг рекусии не упрощает исходную задачу таким образом, чтобы она сходилась к базовой.

Рекурсия имеет много недостатков. Повторный запуск рекурсивного механизма вызовов функции приводит к росту накладных расходов: нарастающим затратам процессорного времени или требуемого объема памяти. Каждый рекурсивный вызов приводит к созданию новой копии функции (на самом деле копируются только переменные данной функции); для этого может потребоваться значительная память. Итерации обычно не связаны с функциями, так что в них отсутствуют накладные расходы на повторные вызовы функции и дополнительные затраты памяти. Тогда для чего же применять рекурсию?

Замечания по технике программирования

Любые задачи, которые можно решить рекурсивно, могут быть решены также и итеративно (нерекурсивно). Обычно рекурсивный подход предпочитают итеративному, если он более естественно отражает задачу и ее результаты, то есть более нагляден и легче отлаживается. Другая причина предпочтения рекурсивного решения состоит в том, что итеративное решение может не быть очевидным.

Совет по повышению эффективности

Избегайте использования рекурсий в случаях, когда требуется высокая эффективность. Рекурсивные вызовы требуют времени и дополнительных затрат памяти.

Типичная ошибка программирования

Случайный вызов нерекурсивной функции самой себя либо непосредственно, либо косвенно, через другую функцию.

Хорошая техника программирования важна. Часто важна и высокая производительность. К несчастью, эти цели часто не coвмecтимы друг с другом. Хорошая техника программирования - это ключевой момент в вопросе управления созданием все более сложных и крупных программных систем. Высокая производительность этих систем - ключ к созданию систем будущего, которые предъявят еще большие требования к аппаратным средствам. Что же важнее?

Замечание по технике программирования

Функционализация программ в четком иерархическом стиле - свидетельство хорошей техники программирования. Но за все надо платить.

Совет по повышению эффективности

Программа, разбитая на множество функций, потенциально требует большего количества вызовов функций по сравнению с монолитной программой без функций. Это увеличивает время выполнения и затраты памяти компьютера. Но монолитные программы трудно программировать, тестировать, отлаживать, сопровождать и развивать. Так что функционализируйте ваши программы с учетом здравого смысла, всегда учитывая хрупкий баланс между производительностью и хорошей техникой программирования.

Рекурсия - весьма обширная тема. Мы не раз еще вернемся к ней.

*** *** ***