python实现数字循环相加_python使用递归、尾递归、循环三种方式实现斐波那契数列...
在最開始的時候所有的斐波那契代碼都是使用遞歸的方式來寫的,遞歸有很多的缺點,執行效率低下,浪費資源,還有可能會造成棧溢出,而遞歸的程序的優點也是很明顯的,就是結構層次很清晰,易于理解。
可以使用循環的方式來取代遞歸,當然也可以使用尾遞歸的方式來實現。
尾遞歸就是從最后開始計算, 每遞歸一次就算出相應的結果, 也就是說, 函數調用出現在調用者函數的尾部, 因為是尾部, 所以根本沒有必要去保存任何局部變量. 直接讓被調用的函數返回時越過調用者, 返回到調用者的調用者去。尾遞歸就是把當前的運算結果(或路徑)放在參數里傳給下層函數,深層函數所面對的不是越來越簡單的問題,而是越來越復雜的問題,因為參數里帶有前面若干步的運算路徑。尾遞歸是極其重要的,不用尾遞歸,函數的堆棧耗用難以估量,需要保存很多中間函數的堆棧。直接遞歸的程序中需要保存之前n步操作的所有狀態極其耗費資源,而尾遞歸不需要,尾部遞歸是一種編程技巧。如果在遞歸函數中,遞歸調用返回的結果總被直接返回,則稱為尾部遞歸。尾部遞歸的函數有助將算法轉化成函數編程語言,而且從編譯器角度來說,亦容易優化成為普通循環。這是因為從電腦的基本面來說,所有的循環都是利用重復移跳到代碼的開頭來實現的。如果有尾部歸遞,就只需要疊套一個堆棧,因為電腦只需要將函數的參數改變再重新調用一次
為了加深對尾遞歸、遞歸和循環的對比,這里以斐波那契數列的實現舉例:
#!usr/bin/env python #encoding:utf-8 ''''' __Author__:沂水寒城 功能:尾遞歸''' import time def Fib_recursion(num): ''' 直接使用遞歸法求解斐波那契數量的第num個數字 ''' if num<2: return num return Fib_recursion(num-1)+Fib_recursion(num-2) def Fib_tail_recursion(num,res,temp): ''' 使用尾遞歸法求解斐波那契數量的第num個數字 ''' if num==0: return res else: return Fib_tail_recursion(num-1, temp, res+temp) def Fib_circle(num): ''' 直接使用循環來求解 ''' a=0 b=1 for i in range(1,num): c=a+b a=b b=c return c if __name__ == '__main__': num_list=[5,10,20,30,40,50] for num in num_list: start_time=time.time() print Fib_recursion(num) end_time=time.time() print Fib_tail_recursion(num,0,1) end_time2=time.time() print Fib_circle(num) end_time3=time.time() print '正在求解的斐波那契數字下標為%s' %num print '直接遞歸耗時為 :', end_time-start_time print '尾遞歸調用耗時為:', end_time2-end_time print '直接使用循環耗時為:', end_time3-end_time2結果如下:
555正在求解的斐波那契數字下標為5直接遞歸耗時為 : 6.38961791992e-05尾遞歸調用耗時為: 2.31266021729e-05直接使用循環耗時為: 1.97887420654e-05555555正在求解的斐波那契數字下標為10直接遞歸耗時為 : 6.60419464111e-05尾遞歸調用耗時為: 3.31401824951e-05直接使用循環耗時為: 1.8835067749e-05676567656765正在求解的斐波那契數字下標為20直接遞歸耗時為 : 0.00564002990723尾遞歸調用耗時為: 3.09944152832e-05直接使用循環耗時為: 2.09808349609e-05832040832040832040正在求解的斐波那契數字下標為30直接遞歸耗時為 : 0.39971113205尾遞歸調用耗時為: 1.69277191162e-05直接使用循環耗時為: 1.19209289551e-05102334155102334155102334155正在求解的斐波那契數字下標為40直接遞歸耗時為 : 39.0365440845尾遞歸調用耗時為: 2.19345092773e-05直接使用循環耗時為: 1.78813934326e-05125862690251258626902512586269025正在求解的斐波那契數字下標為50直接遞歸耗時為 : 4915.68643498尾遞歸調用耗時為: 2.19345092773e-05直接使用循環耗時為: 2.09808349609e-05畫圖圖表更加清晰地可以看到差距:
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