Javascript尾递归编程的实现

目录

• 尾递归编程思想
• 最容易的递归
• 运用缓存结果思想解决函数开销
• 迭代方法
• 尾递归实现
• 原理图解
• 关于Javascript没有实现尾递归优化
• trampoline实现

尾递归编程思想

递归是编程中必不可少的一环，在算法和工程上会经常使用，但是随着计算量的增大，函数堆栈会大量堆积上一函数上下文中的变量和方法，会导致主线程栈的空间不足而造成栈溢出错误，由于新的函数压入堆栈后，上一函数仍然在堆栈中未被释放，因此内存资源消耗会十分大，对性能也会有很大影响。

我们知道递归写起来确实方便，逻辑也容易理解，最简单的斐波那契数列问题，跳楼梯，一次只能1步或2步，跳n格有多少种方法

最容易的递归

// 限制条件 countOfStep>0
function jump(countOfStep) {
    if (countOfStep <= 0) return 0;
    function jumpRecursive(innerCountOfStep) {
        if (innerCountOfStep < 0) return 0;
        if (innerCountOfStep === 1 || innerCountOfStep === 0) return 1;
        return jumpRecursive(innerCountOfStep - 1) + jumpRecursive(innerCountOfStep - 2);
    }
    return jumpRecursive(countOfStep);
}

很明显上述递归没有任何优化，利用函数堆栈来实现对上一结果的保存作为下一结果的支撑，函数开销大。

运用缓存结果思想解决函数开销

function jumpWithoutFuncCost(countOfStep) {
    if(countOfStep<=0) return 0;
    const saves = new Array(countOfStep + 1).fill(0);
    [saves[0], saves[1]] = [1, 1];
    for (let i = 2; i <= countOfStep; i++) {
        saves[i] = saves[i - 1] + saves[i - 2];
    }
    return saves[countOfStep];
}

是解决了数据过大栈溢出问题了，不过也同时带来空间开销

迭代方法

function jumpIteritive(countOfStep) {
    if(countOfStep<=0) return 0;
    let [prefix, suffix] = [1, 1];
    for (let i = 2; i <= countOfStep; i++) {
        let temp = suffix;
        suffix += prefix;
        prefix = temp;
    }
    return suffix;
}

如果是复杂点的问题迭代法是比较难想出来的。但凡可以实现迭代处理的方法可以用尾递归实现，递归的实现更具有可读性和简洁性。

尾递归实现

function jumpTailRecursive(countOfStep, prev = 1, next = 1) {
    if(countOfStep<=0) return 0;
    if (countOfStep === 1) return next;
    return jumpTailRecursive(--countOfStep, next, prev + next);
}

原理图解

关于Javascript没有实现尾递归优化

Javascript由于某些原因，JavaScript引擎实现者认为特性不合理，以及各大厂商的权力纠纷问题，TC39提案仍未落实尾递归优化方案。

如果要实现JavaScript尾递归优化，需要采用蹦床函数辅助实现，才能实现和迭代一样避免栈溢出情况。

trampoline实现

function jumpTailRecursiveTrampolined(countOfStep, prev = 1, next = 1) {
    if (countOfStep <= 0) return 0;
    if (countOfStep === 1) return next;
    return () => jumpTailRecursiveTrampolined(--countOfStep, next, prev + next);
}

function trampoline(F){
    return function(...args){
        F = F.bind(this, ...args);
        while (F instanceof Function) {
            F = F();
        }
        return F;
    }
}

const uniformLog = (element) => console.log(JSON.stringify(element, undefined, 4));
uniformLog(trampoline(jumpTailRecursiveTrampolined)(3));