Swift - 遞迴

Swift中的遞迴

遞迴是一種技術，其中函式直接或間接地呼叫自身來解決問題。它不是一次性解決整個問題，而是將問題分解成更小的子問題，然後透過反覆呼叫自身來解決這些子問題，直到達到基本條件。遞迴函式有兩個主要組成部分：

基本條件 - 基本條件負責停止遞迴呼叫。或者說它是一個終止點，防止函式無限地呼叫自身。如果在遞迴函式中沒有指定基本條件，那麼它將無限地呼叫自身，程式將永遠不會結束。
遞迴呼叫 - 遞迴呼叫是指函式使用修改後的引數呼叫自身來解決任務。透過迭代，遞迴呼叫應該朝著基本條件移動，以便它能夠成功終止而不會進入無限遞迴。

語法

以下是遞迴函式的語法：

func functionName(){
   // body
   functionName()
}
functionName()

Swift中遞迴的工作原理

如果在一個函式內部呼叫自身，則稱為遞迴函式。Swift支援函式遞迴。讓我們透過一個例子來了解遞迴的工作原理。

示例

使用遞迴的Swift程式，用於查詢給定數字的階乘：

import Foundation

// Function to find the factorial of the specified number
func factorial(number: Int) -> Int {

   // Base condition
   if number == 0 || number == 1 {
      return 1
   } else {
    
      // Recursive call with modified parameters
      return number * factorial(number:number - 1)
   }
}
let num = 4
let output = factorial(number: num)
print("Factorial of \(num) is: \(output)")

輸出

它將產生以下輸出：

Factorial of 4 is: 24

在上面的程式碼中，我們有一個名為factorial()的遞迴函式。因此，該函式的工作原理如下：

1st function call with 4: factorial(4) = 4 * factorial(3)
2nd function call with 3: factorial(3) = 3 * factorial(2)
3rd function call with 2: factorial(2) = 2 *  factorial(1)
4th function call with 1: factorial(1) = 1(Here the value meets the base condition and the recursive call terminated)
Returned from 4th function call: 1 * 1 = 1
Returned from 3rd function call: 2 * 1 = 2
Returned from 2nd function call: 3 * 2 = 6
Returned from 1st function call: 4 * 6 = 24
Hence the factorial of 4 is 24.

示例

使用二分查詢的Swift程式，用於查詢指定元素的索引：

import Foundation

// Function to find a number from the given array using binary search
func binarySearchAlgorithm(_ arr: [Int], num: Int, leftNum: Int, rightNum: Int) -> Int? {
   if leftNum > rightNum {
      return nil
   }
    
   let midValue = leftNum + (rightNum - leftNum) / 2
    
   if arr[midValue] == num {
      return midValue
   } else if arr[midValue] < num {
      return binarySearchAlgorithm(arr, num: num, leftNum: midValue + 1, rightNum: rightNum)
   } else {
      return binarySearchAlgorithm(arr, num: num, leftNum: leftNum, rightNum: midValue - 1)
   }
}

let myArray = [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
if let resIndex = binarySearchAlgorithm(myArray, num: 16, leftNum: 0, rightNum: myArray.count - 1) {
   print("Element found at index \(resIndex)") 
} else {
   print("Element Not found")
}

輸出

它將產生以下輸出：

Element found at index 5

Swift中遞迴的必要性

遞迴是一種非常容易地解決大型程式設計問題的強大技術。我們可以在以下場景中使用遞迴：

分治法 - 遞迴演算法使用分治法，它們將複雜問題分解成小的相同子問題，並在每次遞迴呼叫中解決這些子問題。
樹和圖遍歷 - 遞迴函式通常用於遍歷資料結構中的樹和圖。
程式碼可讀性 - 與迭代方法相比，遞迴結果更易於閱讀和管理。
數學計算 - 使用遞迴，我們可以解決各種數學問題，例如階乘、斐波那契數等。
自然表示 - 遞迴為具有遞迴屬性的問題提供了自然和直觀的表示。

遞迴的優點和缺點

以下是遞迴的優點：

遞迴函式易於除錯，因為每次遞迴呼叫都專注於任務的一小部分，這允許更具針對性的測試和除錯。
遞迴函式通常使用並行處理，從而提高其效能。
遞迴解決方案更易於閱讀和維護。
遞迴函式靈活且允許抽象。

以下是遞迴的缺點：

處理更復雜的問題時，遞迴的執行流程難以跟蹤。
它比迭代迴圈的開銷更大。
如果我們沒有提供正確的基本條件，它將導致無限遞迴。
遞歸併不適用於所有型別的問題，有些問題更適合用迭代方法解決。

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