Lua 与 Java 中的递归答案

【问题标题】：Recursion in Lua vs. JavaLua 与 Java 中的递归
【发布时间】：2013-07-24 16:28:32
【问题描述】：

我有一个递归算法（以三种不同的形式），它计算前 n 个奇数正整数的总和。这些算法仅用于学习，我知道有更好的方法来解决这个问题。我已经用 Lua 和 Java 编写了三个变体，我将它们称为 Lua 1、Lua 2、Lua 3 和 Java 1、Java 2 和 Java 3。前两个非常相似，只是重新排列。

Lua 程序为here，Java 程序为here。

Lua 1 和 2 的表现非常好，很容易达到 n = 100,000,000。 Lua 3 在 n > 16,000 时遇到堆栈溢出。

Java 1 在遇到堆栈溢出之前只能达到 n = 4000，而 Java 2 达到 9000。Java 3 在再次遇到堆栈溢出之前设法达到 n = 15,000。

谁能解释这些结果？为什么 Java 1、2 和 3 表现如此糟糕，而 Lua 1 和 2 表现如此出色？

【问题讨论】：

标签： java recursion lua stack-overflow

【解决方案1】：

Lua 执行tail-call elimination。比如这样的函数：

function foo (n)
    if n > 0 then return foo(n - 1) end
end

无论您调用的n 是什么值，都不会导致堆栈溢出。

在 Lua 中，只有 return func(args) 形式的调用是尾调用，就像前两个 Lua 程序所做的一样。但是在第三个 Lua 程序中：

return (sumOdds3(n-1)) + (2*n - 1)

Lua 在返回之前仍然需要进行计算，所以没有适当的尾调用。

【讨论】：

【解决方案2】：

Java 不是为递归算法设计的。特别是它不支持尾调用优化等常见优化。

Java 更适合使用循环，通常速度更快，而且使用普通循环通常很简单。

如果你使用迭代和双端队列，你应该没问题n的值几乎没有限制

当您运行非常低效的代码时，您往往会发现无论是一种情况还是另一种情况都可以优化方式，但效率低下会产生很大的影响。

一种更有效的方法

// function to compute the sum of the first n odd positive integers
public static long sumOdds(long n) {
    long sumAll = n * (n + 1)/2;
    long sumEven = n/2 * (n/2 + 1);
    return sumAll - sumEven;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
    sumOdds(1);

    long start = System.nanoTime();
    long l = sumOdds(Integer.MAX_VALUE);
    long time = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("sumOdds(%,d) took %,d ns%n", Integer.MAX_VALUE, time);
}

打印

sumOdds(2,147,483,647) took 343 ns

【讨论】：