使用 java 8 设计尾递归
Designing tail recursion using java 8
我正在尝试 talk 中提供的以下示例以了解 java8 中的尾递归。
@FunctionalInterface
public interface TailCall<T> {
TailCall<T> apply();
default boolean isComplete() {
return false;
}
default T result() {
throw new Error("not implemented");
}
default T get() {
return Stream.iterate(this, TailCall::apply).filter(TailCall::isComplete)
.findFirst().get().result();
}
}
实用程序 class 使用 TailCall
public class TailCalls {
public static <T> TailCall<T> call(final TailCall<T> nextcall) {
return nextcall;
}
public static <T> TailCall<T> done(final T value) {
return new TailCall<T>() {
@Override
public boolean isComplete() {
return true;
}
@Override
public T result() {
return value;
}
@Override
public TailCall<T> apply() {
throw new Error("not implemented.");
}
};
}
}
这里是尾递归的使用:
public class Main {
public static TailCall<Integer> factorial(int fact, int n) {
if (n == 1) {
return TailCalls.done(fact);
} else {
return TailCalls.call(factorial(fact * n, n-1));
}
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(factorial(1, 5).get());
}
}
它工作正常,但我觉得我们不需要 TailCall::get
来计算结果。根据我的理解,我们可以使用以下方法直接计算结果:
System.out.println(factorial(1, 5).result());
而不是:
System.out.println(factorial(1, 5).get());
如果我遗漏了 TailCall::get
的要点,请告诉我。
示例中有错误。它只会执行普通递归,没有尾调用优化。您可以通过将 Thread.dumpStack
添加到基本情况来看到这一点:
if (n == 1) {
Thread.dumpStack();
return TailCalls.done(fact);
}
堆栈跟踪类似于:
java.lang.Exception: Stack trace
at java.lang.Thread.dumpStack(Thread.java:1333)
at test.Main.factorial(Main.java:14)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.main(Main.java:8)
如您所见,对 factorial
进行了多次调用。这意味着发生普通递归,没有尾调用优化。在那种情况下,调用 get
确实没有意义,因为您从 factorial
返回的 TailCall
对象中已经有了结果。
正确的实现方法是 return 一个新的 TailCall
延迟实际调用的对象:
public static TailCall<Integer> factorial(int fact, int n) {
if (n == 1) {
return TailCalls.done(fact);
}
return () -> factorial(fact * n, n-1);
}
如果您还添加了 Thread.dumpStack
,那么将只有 1 次调用 factorial
:
java.lang.Exception: Stack trace
at java.lang.Thread.dumpStack(Thread.java:1333)
at test.Main.factorial(Main.java:14)
at test.Main.lambda[=13=](Main.java:18)
at java.util.stream.Stream.next(Stream.java:1033)
at java.util.Spliterators$IteratorSpliterator.tryAdvance(Spliterators.java:1812)
at java.util.stream.ReferencePipeline.forEachWithCancel(ReferencePipeline.java:126)
at java.util.stream.AbstractPipeline.copyIntoWithCancel(AbstractPipeline.java:498)
at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:485)
at java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:471)
at java.util.stream.FindOps$FindOp.evaluateSequential(FindOps.java:152)
at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)
at java.util.stream.ReferencePipeline.findFirst(ReferencePipeline.java:464)
at test.TailCall.get(Main.java:36)
at test.Main.main(Main.java:9)
我正在尝试 talk 中提供的以下示例以了解 java8 中的尾递归。
@FunctionalInterface
public interface TailCall<T> {
TailCall<T> apply();
default boolean isComplete() {
return false;
}
default T result() {
throw new Error("not implemented");
}
default T get() {
return Stream.iterate(this, TailCall::apply).filter(TailCall::isComplete)
.findFirst().get().result();
}
}
实用程序 class 使用 TailCall
public class TailCalls {
public static <T> TailCall<T> call(final TailCall<T> nextcall) {
return nextcall;
}
public static <T> TailCall<T> done(final T value) {
return new TailCall<T>() {
@Override
public boolean isComplete() {
return true;
}
@Override
public T result() {
return value;
}
@Override
public TailCall<T> apply() {
throw new Error("not implemented.");
}
};
}
}
这里是尾递归的使用:
public class Main {
public static TailCall<Integer> factorial(int fact, int n) {
if (n == 1) {
return TailCalls.done(fact);
} else {
return TailCalls.call(factorial(fact * n, n-1));
}
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(factorial(1, 5).get());
}
}
它工作正常,但我觉得我们不需要 TailCall::get
来计算结果。根据我的理解,我们可以使用以下方法直接计算结果:
System.out.println(factorial(1, 5).result());
而不是:
System.out.println(factorial(1, 5).get());
如果我遗漏了 TailCall::get
的要点,请告诉我。
示例中有错误。它只会执行普通递归,没有尾调用优化。您可以通过将 Thread.dumpStack
添加到基本情况来看到这一点:
if (n == 1) {
Thread.dumpStack();
return TailCalls.done(fact);
}
堆栈跟踪类似于:
java.lang.Exception: Stack trace
at java.lang.Thread.dumpStack(Thread.java:1333)
at test.Main.factorial(Main.java:14)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.factorial(Main.java:18)
at test.Main.main(Main.java:8)
如您所见,对 factorial
进行了多次调用。这意味着发生普通递归,没有尾调用优化。在那种情况下,调用 get
确实没有意义,因为您从 factorial
返回的 TailCall
对象中已经有了结果。
正确的实现方法是 return 一个新的 TailCall
延迟实际调用的对象:
public static TailCall<Integer> factorial(int fact, int n) {
if (n == 1) {
return TailCalls.done(fact);
}
return () -> factorial(fact * n, n-1);
}
如果您还添加了 Thread.dumpStack
,那么将只有 1 次调用 factorial
:
java.lang.Exception: Stack trace
at java.lang.Thread.dumpStack(Thread.java:1333)
at test.Main.factorial(Main.java:14)
at test.Main.lambda[=13=](Main.java:18)
at java.util.stream.Stream.next(Stream.java:1033)
at java.util.Spliterators$IteratorSpliterator.tryAdvance(Spliterators.java:1812)
at java.util.stream.ReferencePipeline.forEachWithCancel(ReferencePipeline.java:126)
at java.util.stream.AbstractPipeline.copyIntoWithCancel(AbstractPipeline.java:498)
at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:485)
at java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:471)
at java.util.stream.FindOps$FindOp.evaluateSequential(FindOps.java:152)
at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)
at java.util.stream.ReferencePipeline.findFirst(ReferencePipeline.java:464)
at test.TailCall.get(Main.java:36)
at test.Main.main(Main.java:9)