怎么写递归

之前我不多写递归，由于感受写递归须要灵感，很难复制。

学了点函数式后，我发现写递归实际上是有套路的。
递归只须要想清楚 2 个问题：

1. 什么状况不须要计算
2. 大问题怎么变成小问题

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举例

1. 判断数组是否包含某元素

const has = (element, arr) => {};

• 什么状况不须要计算？
  数组为空时不须要计算，必定不包含。

  const has = (element, arr) => {
    if (arr.length === 0) return false;
  };

• 怎么把大问题变成小问题？
  把 arr 的长度减少，向数组为空的状况逼近。
  从 arr 中取出第一个元素和 element 比较：

  1. 相同：返回 true。
  2. 不相同：求解更小的问题。

  const has = (element, arr) => {
    if (arr.length === 0) return false;
    else if (arr[0] === element) return true;
    else return has(element, arr.slice(1));
  };

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2. 删除数组的某个元素

const del = (element, arr) => {};

• 什么状况不须要计算？
  数组为空时不须要计算，返回空数组。

  const del = (element, arr) => {
    if (arr.length === 0) return [];
  };

• 怎么把大问题变成小问题？
  把 arr 的长度减少，向空数组的状况逼近。
  从 arr 中取出第一个元素和 element 比较：

  1. 相同：返回数组余下元素。
  2. 不相同：留下该元素，再求解更小的问题。

  const del = (element, arr) => {
    if (arr.length === 0) return [];
    else if (arr[0] === element)
      return arr.slice(1);
    else
      return [
        arr[0],
        ...del(element, arr.slice(1))
      ];
  };

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3. 阶乘、斐波那契

阶乘、斐波那契用递归来写也是这个套路，代码结构都是同样的。

先列出不须要计算的状况，再写大问题和小问题的转换关系。

const factorial = n => {
  if (n === 1) return 1;
  else return n * factorial(n - 1);
};

const fibonacci = n => {
  if (n === 1) return 1;
  else if (n === 2) return 1;
  else return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
};

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4. 小孩子的加法

小孩子用数数的方式作加法，过程是这样的：

3 颗糖 加 2 颗糖 是几颗糖？

小孩子会把 3 颗糖放左边，2 颗糖放右边。
从右边拿 1 颗糖到左边，数 4，
再从右边拿 1 颗糖到左边，数 5，
这时候右边没了，得出有 5 颗糖。

这也是递归的思路。

const add = (m, n) => {};

• 当 n = 0 时，不须要计算，结果就是 m。

  const add = (m, n) => {
    if (n === 0) return m;
  };

• 把问题向 n = 0 逼近：

  const add = (m, n) => {
    if (n === 0) return m;
    else return add(m + 1, n - 1);
  };

固然 m = 0 也是不须要计算的状况。
选择 m = 0 仍是 n = 0 做为不须要计算的状况 决定了 大问题转成小问题的方向。

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Continuation Passing Style

const add1 = m => m + 1;

把 add1 的返回结果乘 2，一般这么写：

add1(5) * 2;

用 Continuation Passing Style 来实现是这样的：

const add1 = (m, continuation) =>
  continuation(m + 1);

add1(5, x => x * 2);

add1 加一个参数 continuation，它是一个函数，表示对结果的后续操做。

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咱们用 Continuation Passing Style 来写写递归。

如下用

1. CPS 代替 Continuation Passing Style
2. cont 代替 continuation

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1. 阶乘

const factorial = (n, cont) => {
  if (n === 1) return cont(1);
  else return factorial(n - 1, x => cont(n * x));
};

• 若是 n === 1，把结果 1 交给 cont；
• 若是 n > 1，计算 n - 1 的阶乘，
  把 n - 1 阶乘的结果 x 乘 n，交给 cont。

这个 factorial 函数该怎么调用呢？
cont 能够传 x => x，这个函数接收什么就返回什么。

factorial(5, x => x);

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• 以前的写法：

  const factorial = n => {
    if (n === 1) return 1;
    else return n * factorial(n - 1);
  };

  递归调用 factorial 不是函数的最后一步，还须要乘 n。
  所以编译器必须保留堆栈。

• 新写法：

  const factorial = (n, cont) => {
    if (n === 1) return cont(1);
    else
      return factorial(n - 1, x => cont(n * x));
  };

  递归调用 factorial 是函数的最后一步。
  作了尾递归优化的编译器将不保留堆栈，从而不怕堆栈深度的限制。

也就是说：能够经过 CPS 把递归变成尾递归。

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2. 斐波那契

const fibonacci = (n, cont) => {
  if (n === 1) return cont(1);
  else if (n === 2) return cont(1);
  else
    return fibonacci(n - 1, x =>
      fibonacci(n - 2, y => cont(x + y))
    );
};

• 若是 n === 1，把结果 1 交给 cont；
• 若是 n === 2，把结果 1 交给 cont；
• 若是 n > 2，
  计算 n - 1 的结果 x，
  计算 n - 2 的结果 y，
  把 x + y 交给 cont。

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CPS 能够把递归变成尾递归，但并非用了 CPS 的递归就是尾递归。

像这么写，就不是尾递归：

const fibonacci = (n, cont) => {
  if (n === 1) return cont(1);
  else if (n === 2) return cont(1);
  else
    return fibonacci(n - 1, x =>
      cont(fibonacci(n - 2, y => x + y))
    );
};

注意这段代码：

x => cont(fibonacci(n - 2, y => x + y));

fibonacci 的调用不是函数的最后一步，cont 的调用才是最后一步。

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3. 验证 CPS 尾递归优化

截止到 2019 年 11 月，只有 Safari 浏览器宣称支持尾递归优化。

用从 1 加到 N 的例子试验了一下，Safari 13.0.3：

• 通常递归
  报错：堆栈溢出

  "use strict";
  
  const sum = n => {
    if (n === 1) return 1;
    else return n + sum(n - 1);
  };
  
  sum(100000);

• CPS 尾递归
  正常算出结果

  "use strict";
  
  const sum = (n, cont) => {
    if (n === 1) return cont(1);
    else return sum(n - 1, x => cont(n + x));
  };
  
  sum(1000000, x => x);

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最后想说的

用之前的方式写递归 仍是 用 CPS 写递归，只是写法上不一样，思想都是同样的，都是要搞清：

1. 什么状况不须要计算
2. 大问题怎么变成小问题