c++递归到迭代

C++ recursive to iterative

本文关键字：迭代 递归 c++      更新时间：2023-10-16

下午好，我希望这里有人能帮我看看我错过了什么。我坦率地承认这是一个家庭作业，但我们允许在代码上合作，所以希望这里的人不介意帮忙。

对于这个程序，我需要在c++中使用递归和迭代来旋转一个包含三个元素的集合。递归的情况没有问题，但迭代的情况给我带来了很多麻烦。我所尝试的一切要么给出一个分段错误，要么只是无限打印。下面是代码，再次感谢您的帮助:

template<typename A, typename B, typename C>
class Triple{
public:
    A first;
    B second;
    C third;
Triple(A a, B b, C c){ first = a; second = b; third = c;}
A fst(){return first;}
B snd(){return second;}
C thd(){return third;}
// The function change1(), changes the first component of a triple. 
void change1(A a){ first = a;}
};
// A linked list of triples where the order of the triple rotates as it goes.
template<typename A, typename B, typename C>
class RotateList{ 
public:
    Triple<A,B,C> *t;
    RotateList<B,C,A> * next; // Notice the order has changed
    RotateList(Triple<A,B,C> *t1, RotateList<B,C,A> * n1){ this->t = t1; this->next = n1;}
/*
 * Implement with recursion, creating i triples, each with the order rotated from the
 * previous.
 */
static RotateList<A,B,C> * create(A a, B b, C c, int i){
if (i <= 0) return nullptr;
Triple<A,B,C> * t = new Triple<A,B,C>(a,b,c);
RotateList<B,C,A> * n = RotateList<B,C,A>::create(b,c,a, i-1); 
return new RotateList<A,B,C>(t, n);
}
/*
 * Implement with iteration, using the same instance of the same three triples
 * over and over.
 */
static RotateList<A,B,C> * create2(A a, B b, C c, int i){
}
/* Print the whole rotating list. */ 
void print(){
cout << "{" << t->fst() << " "<< t->snd() << " "<< t->thd() << "}";
if (next != nullptr) 
    next->print();
else 
    cout << endl;
}
};

int main(){
float f = 3.14;
int i = 3;
char c = 'c';
Triple<float,int,char> t = Triple<float,int,char>(f,i,c);
Triple<float,int,char> t1 = t;
cout << "Starting triple: [" << t.fst() << " "<< t.snd() << " "<< t.thd() << "]" << endl;
cout << endl << "Rotating list created recursively" << endl;
RotateList<float,int,char> * r= RotateList<float,int,char>::create(f,i,c, 10);
r->print();
r->t->change1(42.42);
r->print();
cout << endl << "Rotating list created iteratively" << endl;
RotateList<float,int,char> * s= RotateList<float,int,char>::create2(f,i,c, 10);
s->print();
s->t->change1(42.42);
s->print();
s->next->t->change1(501);
s->print();
}

My attempt to far:

static RotateList<A,B,C> * create2(A a, B b, C c, int i) {
    RotateList<C,A,B> *l1 = new RotateList<A,B,C>(new Triple<A,B,C>, nullptr);
    RotateList<B,C,A> *l2;
    RotateList<C,A,B> *l3;        
    RotateList<A,B,C> *tmp1 = l1;
    RotateList<B,C,A> *tmp2;
    RotateList<C,A,B> *tmp3;
    int nextTriple = 2;
    for (i; i > 0; i--) {
        tmp3->next = l1;
        tmp1 = tmp3->next;
        nextTriple = 2;
    } else if {
        temp1->mext = l2;
        tmp2 = tmp1->next;
        nextTriple = 3;
    } else {
        tmp2->next = l3;
        tmp3 = tmp2->next;
        nextTriple = 1;
    }
}
return l1;
}

我将从概述开始，然后给出一个示例。如果你需要更具体的作业，请在你仔细考虑这个答案后添加评论。

概述

有两种将递归转换为迭代的一般方法。一种是重写递归函数以使用尾部调用(即在递归调用之后没有进一步的处理发生;一些编译器，包括一些c++编译器，可以优化掉尾部调用，生成与交互版本没有区别的目标代码)。另一种方法(例如迭代的Tower of Hanoi解决方案)是使用自己的堆栈跟踪帧。幸运的是，这个赋值可以通过尾部调用重写来解决。

所有代码未经测试，可能包含错误&bug。

举一个更简单的例子，考虑一个函数range(a, b)，它产生一个从a(含)到b(不含)的整数列表。递归:

List<int>* range(int a, int b) {
    if (a >= b) {
       // base case
       return new List<int>();
    }
    // recursive case
    return List<int>::cons(a, range(a+1, b));
}

要将其转换为尾调用，通常需要添加一个(或多个)变量来累积计算中的值，并具有用于递归和初始化的单独函数:

List<int>* range_recur (int a, int b, List<int>* xs) {
    if (b < a) {
        // base case
        return xs;
    }
    // recursive case
    return range_recur(a, b-1, List<int>::cons(b, xs));
}
List<int>* range(int a, int b) {
    return range_recur(a, b-1, new List<int>());
}

注意，还需要进行一些其他更改，主要是关于如何处理边界，以便将cons操作移到递归调用之前。

基本情况对应于循环条件，但它是何时退出循环。因此，让我们重写range_recur()，通过否定测试并交换两种情况，使其更接近迭代版本。

List<int>* range_recur (int a, int b, List<int>* xs) {
    // recursive case test
    if (b >= a) {
        // recursive case
        return range_recur(a, b-1, List<int>::cons(b, xs));
    }
    // base case
    return xs;
}

转换为迭代版本相当简单:不是递归地传递每个变量，而是为它们赋值(如果值是相互依赖的，可能使用临时值)。if条件变为循环条件。初始化函数体在循环之前，基本情况在循环之后。

List<int>* range (int a, int b) {
    // range():
    List<int> *xs = new List<int>();
    b = b - 1;
    // range_recur():
    // recursive case test:
    while (b >= a) {
        // recursive case
        xs = List<int>::cons(b, xs);
        b = b - 1;
    }
    // base case
    return xs;
}

你可能会有一个清理重写，使用更习惯的操作(减量&for循环;练习留给读者)。

八卦

作业可能没有提到内存管理，但这是一个重要的主题。示例类就像渔网一样泄漏(使用RotateList和临时类会遇到麻烦)，这在大多数情况下不会成为问题，因为进程不会存在足够长的时间，因此不会成为问题。但是，如果在另一个程序中使用这些类，则可能会产生很大的问题。目前，生产中的最佳实践是使用某种智能指针来管理对象。对于某些任务(特别是那些您已经掌握的任务)，自己负责内存管理是一个很好的练习。

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