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c++怎么实现递归算法_c++阶乘计算实例【基础】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-08 13:23:02

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来源于php中文网

原创

递归函数必须有明确终止条件,否则会无限调用导致栈溢出;如阶乘中n==0或n==1是必要出口,常见错误是终止条件遗漏(如只写n==2而忽略n==1)或条件不全。

c++怎么实现递归算法_c++阶乘计算实例【基础】

递归函数必须有明确的终止条件

没有终止条件的递归会无限调用自身,最终导致溢出(Stack overflow)。比如计算阶乘时,n == 0n == 1 就是必须写的出口。

常见错误是把终止条件写成 n == 2 却忘了处理 n == 1,或者用 n 但没考虑负数输入——C++ 不会自动拦截负数,得靠逻辑判断或断言。

  • 推荐统一用 n == 0 作为基础情形(因为数学上定义 0! = 1
  • 如果参数类型是 unsigned int,可省略负数检查;但若用 int,建议加 if (n 或抛异常
  • 不要依赖编译器优化尾递归——标准 C++ 不保证尾递归优化,gcc -O2 可能生效,但不可移植

阶乘递归实现要小心整型溢出

int 在大多数平台最多表示到 12!(479001600),13! 就溢出了;long long 也只撑到 20!(约 2.4e18)。这不是递归本身的问题,而是数值范围限制。

示例代码:

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long long factorial(int n) {
    if (n < 0) return -1;
    if (n == 0 || n == 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}
  • 别用 floatdouble 做阶乘——精度丢失快,且不能准确表示大整数
  • 真要算大数阶乘,得换高精度库(如 boost::multiprecision)或手写数组模拟
  • 编译时加 -ftrapv(GCC/Clang)可捕获有符号整数溢出,方便调试

递归调用开销比循环大,小数据看不出,大数据明显

每次递归都压栈:保存返回地址、局部变量、寄存器状态。对阶乘这种线性递归,时间和空间复杂度都是 O(n),但常数因子比迭代高一截。

对比迭代写法:

long long factorial_iter(int n) {
    if (n < 0) return -1;
    long long result = 1;
    for (int i = 2; i <= n; ++i)
        result *= i;
    return result;
}
  • 实测 n = 10000 时,递归版大概率栈溢出,迭代版稳稳运行
  • 递归更贴近数学定义,适合教学和逻辑清晰的场景;工程中优先考虑迭代,除非问题天然具有分治结构(如快速排序、树遍历)
  • 某些编译器在 -O2 下会对简单尾递归做优化,但别依赖——C++ 标准不强制要求

递归看起来简洁,但栈深度、溢出、性能这三块最容易被忽略,尤其初学时只盯着“函数调自己”这个形式,而忘了它背后是实实在在的内存和 CPU 操作。

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