在java中，如果你第二次调用同一个函数，程序会“记住”结果吗？

Question

当我在考虑快速计算数字幂的算法时提出了这个问题，比如计算 x^n。

在 Java 中，递归部分类似于：

return power(x,n/2) * power(x,n/2);

那么程序返回power(x,n/2)的值后，是否会再次遍历整个递归过程来计算第二个power(x,n/2)的值？

如果是这样，我们是否应该先将值存储在某个变量中，然后返回该值的平方？

Answer 1

在非函数式语言中（函数可以（并且经常）有副作用）编译器无法知道（或者至少很难知道）函数是否每次都会产生相同的值。

因此，power 的特定实现可能知道足以缓存特定幂函数的值。 （我怀疑这不太可能。）或者，Java 实现可能“只知道” power 以这种方式工作，并使用该知识执行特殊的快捷方式。

否则，答案基本上是“否”。

Answer 2

您可以使用 AOP 来实现这一点。就这样吧，

• 拦截对方法的调用
• 如果可以根据缓存中的类、方法和参数值找到结果，则返回结果。
• 如果没有，继续调用并将返回值放入缓存中。
• 返回结果。

Answer 3

您想到的称为memoization：纯函数（即返回值仅取决于参数值的函数）可以记住它之前遇到的参数的结果。 p>

Memoization 由一些高级专用语言（如 Maple）执行。但是，通用语言默认没有这种（相当复杂的）行为。

但是，在您的情况下，这不是必需的。与其使用递归，不如将您的算法实现为迭代。 Binary exponentiation通过重复平方是标准算法。

这是一些类似 C 的伪代码（我的 Java 不是 100%）：

// compute pow(base, exponent)

int result = 1;
int term = base;

while (exponent != 0)
{
  if (exponent % 2 != 0) { result *= term; }
  term = term * term;
  exponent /= 2;
}

return result;

对于某些示例，7 是二进制的 111，因此 b⁷ = b¹ × b² × b⁴，我们只需要跟踪一个运行期限。另一个：5 = 101b，所以 b⁵ = b¹ × 1 × b em>⁴.

_{在 C++ 中，为任何将内存存储在哈希映射 std::unordered_map<std::tuple<T1, ..., TN>, R> 中的函数 R f(T1, T2, ..., TN) 构建一个通用的记忆包装器非常容易；调用时，包装器检查参数元组是否已经存在，如果是，则从映射中返回值，如果不存在，则执行计算并将结果插入映射中。我确信在 Java 中也可以实现类似的东西。}

Answer 4

算术表达式的求值，例如那个，存储在堆栈中。不同的递归调用有一个堆栈，然后对于每个调用都有一个堆栈用于计算函数内部的表达式。这就是在每个评估点“记住”部分结果的机制。

这就是你要问的吗？

Answer 5

这是一道作业题吗？

Java 和大多数编程语言一样，默认情况下不会记忆方法调用的结果，因为方法调用可能有其他副作用。换句话说，JVM 不能假设这两个语句是等价的：

 return power(x, n/2) * power(x, n/2)

和

 int sqrtPower = power(x, n/2);
 return sqrtPower * sqrtPower;

JVM 无法进行这种优化 - 您必须明确地进行。

Answer 6

一般来说，Java 不会缓存方法调用的值。如果代码足够简单可以推理，JIT 编译器可能会优化某些表达式，但这在一般情况下无法做到，因为可能会有副作用（顺便说一句，一些函数式语言，如 Haskell，不允许 side-效果可以避免这个问题）。

但是，如果您的算法经常进行此类计算，则可能需要研究记忆化以缓存先前计算的结果。动态编程经常使用这个。

Answer 7

这是许多递归解决方案的普遍问题。 （也适用于斐波那契数列）。

通常，您会在递归时使用称为“动态编程”的东西，但请检查该值是否在之前计算过（“memoization”）。编译器是否会为您优化这一点非常值得怀疑。

我不同意goto10，因为你在双重调用自己，计算时间会成倍增长，所以如果你真的必须使用这样的代码，那远不是过早的优化。