Implémentation récursive des fonctions C++ : comment éviter les problèmes de débordement de pile ?

Le débordement de pile est un crash de programme qui se produit en raison d'une mémoire de pile insuffisante en raison d'un trop grand nombre d'appels récursifs. Une façon d'éviter le débordement de pile consiste à utiliser la récursion de queue, qui consiste à effectuer l'appel récursif lors de la dernière opération de la fonction. De cette manière, l'accumulation continue de cadres de pile peut être éliminée et les débordements de pile peuvent être évités. L'exemple de code montre l'utilisation de la récursion de queue pour mettre en œuvre le calcul factoriel, et le cas réel montre des exemples de récursion de queue dans des applications pratiques. Cependant, il convient de noter que l'optimisation de la récursion de queue ne s'applique que lorsque l'appel récursif est la dernière opération de la fonction.

Implémentation récursive des fonctions C++ : éviter le débordement de pile

Qu'est-ce que le débordement de pile ?

Le débordement de pile fait référence au problème selon lequel lorsqu'il y a trop d'appels de fonction récursifs, l'espace mémoire de la pile est insuffisant et le programme plante.

Comment éviter le débordement de pile

L'un des moyens d'éviter le débordement de pile est d'utiliser la récursivité de queue à la place.

Qu'est-ce que la récursion de la queue ?

La récursion de queue est une méthode spéciale d'appel récursif, qui utilise l'appel récursif comme dernière opération de la fonction. Cela élimine l'accumulation continue de cadres de pile et évite ainsi les débordements de pile.

Exemple

Ce qui suit est le code C++ pour implémenter le calcul factoriel en utilisant la récursion de queue :

// 普通递归实现，会导致栈溢出
int factorial(int n) {
    if (n == 0) {
        return 1;
    }
    return n * factorial(n - 1);
}

// 尾递归实现，避免栈溢出
int factorial_tail(int n, int result) {
    if (n == 0) {
        return result;
    }
    return factorial_tail(n - 1, n * result);
}

Dans la version récursive de queue, l'appel récursif est la dernière opération de la fonction. Il transmet le résultat actuel en paramètre aux appels suivants, évitant ainsi une accumulation infinie de frames de pile.

Cas pratique

Ce qui suit est un exemple de récursion de queue en action :

#include <iostream>

int main() {
    int n;

    std::cout << "Enter a non-negative integer: ";
    std::cin >> n;

    // 使用尾递归计算阶乘
    int factorial = factorial_tail(n, 1);

    std::cout << "Factorial of " << n << " is: " << factorial << std::endl;

    return 0;
}

Remarque : L'optimisation de la récursion de queue ne s'applique pas à toutes les fonctions récursives. Cette optimisation ne peut être utilisée que lorsque l'appel récursif est la dernière opération de la fonction.

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