【新手解答8】深入探索 C 语言：递归与循环的应用

写在最前面

一位粉丝私信交流，回想起了当初的我C语言一题写一下午的，而且很多概念糊糊的不清楚。借助这次机会，整理了相关 C 语言中最常见而关键的疑惑，并对概念进行解答。

本篇博客的前身：
【新手解答1】深入探索 C 语言：变量名、形参 + 主调函数、被调函数 + 类和对象 + 源文件（.c 文件）、头文件（.h 文件）+ 库
【新手解答2】深入探索 C 语言：变量名、变量 + 函数声明 vs 函数定义 + main的声明 + 头文件和源文件的关系
【新手解答3】深入探索 C 语言：头文件提供必要的接口、源文件保持实现细节的私有性 + 进一步学习的方向 + 如何快速编写程序并最终能制作小游戏
【新手解答4】深入探索 C 语言：全局变量声明、全局函数声明 + 宏定义
【新手解答5】深入探索 C 语言：宏中的文本、标识符和字符串 + 递归运算、条件语句、循环 + switch-case 与多项条件和枚举的差别
【新手解答6】深入探索 C 语言：算法流程图（条件判断、循环）+ 字符常量 + switch的具体用法 + 关于namespace + import vs include
【新手解答7】深入探索 C 语言：代码缩进 + 变量作用域、静态变量 + 变量名和函数名重名

如有不对的地方欢迎指出！好久没接触C了hh

问题：探索递归与循环在C语言中的应用

int f(int n) {
    int res;
    if (n == 1)
        res = 1;
    else
    {
    }
    res = f(n-1) + 3;
    return res;
}

上面代码是斐波那奇数列的，假如设置一个条件为n小于五，N大于五则减三，并再输入n判断大小，那么这个时候很明显是要用到循环的了，那么，这里的循环和函数又是什么关系呢？并且循环所包括的if会不会和else样重新输入？

解析

在深入探讨这个问题之前，让我们先理解一下代码片段所示的功能。

这段代码看似意在实现一个类似于斐波那契数列的递归函数，但实际上并未完全实现。

让我们先完善这个函数，然后讨论如何将循环逻辑集成到其中。

现有代码分析

int f(int n) {
    int res;
    if (n == 1)
        res = 1;
    else
    {
        // 递归调用缺失逻辑
    }
    res = f(n-1) + 3; // 这行代码会在所有情况下执行，包括n==1
    return res;
}

这段代码中存在一些问题：

1. 递归基准条件：if (n == 1) res = 1; 是递归的基准条件，但接下来的 res = f(n-1) + 3; 也会在 n == 1 的情况下执行，这可能导致无限递归。
2. 递归逻辑：代码中 else 部分的逻辑尚未定义，这是实现递归的关键部分。

整合循环

现在，我们想要在 n 小于5时按一定规则执行，而 n 大于5时则按另一规则执行，并在此过程中使用循环。

这里的主要疑问是：如何将循环与递归函数结合。循环和递归都是实现重复操作的方法，但它们在结构和用途上有所不同：

• 递归 是一种通过函数调用自身来重复执行代码的方法。
• 循环 通过结构（如 for 或 while 循环）在一定条件下重复执行代码块。

要在此函数中整合循环，我们可以根据 n 的值在递归调用之前执行不同的循环逻辑。例如，如果 n 小于5，我们可以在递归调用之前执行一个循环；如果 n 大于5，我们则执行另一个循环。

示例代码修改

以下是根据描述修改后的函数示例：

int f(int n) {
    if (n == 1) {
        return 1;
    } else {
        if (n < 5) {
            // 在这里执行某种循环逻辑
        } else {
            // n大于5时的不同循环逻辑
        }
        return f(n-1) + 3;
    }
}

在这个示例中，if (n < 5) 和 else 部分是根据 n 的值执行不同的循环。这些循环可以是任何我们所需要的逻辑，例如增加、减少或者修改变量值。

注意事项

• 避免无限递归：确保递归函数有明确的退出条件，否则可能导致堆栈溢出。
• 递归与循环的选择：在某些情况下，使用循环而非递归可能更为高效，尤其是在深度递归可能导致性能问题的场景。

结论

结合循环和递归可以实现复杂的逻辑，但需要谨慎设计以避免常见的陷阱，如无限递归。根据具体的应用场景选择适当的方法是关键。

延伸：递归和循环的退出条件设置

对了，假如重新输入n- 3，如n=6，则n- 3=3，需要再次输入，那么，这按照赋值运算符来说就是，N=n- 3，但这样明显是不对的，又该怎样呢？

解析

我的理解是，想要在函数中实现一种逻辑，其中当 n 大于 5 时，将 n 减少 3，并对更新后的 n 值再次进行某种操作。

为了实现这个功能，在编程中通常可以通过递归或循环来实现。

让我们根据这个需求来设计这个函数。

使用递归

递归方法是一种函数在执行过程中调用自身的技术。在这个例子中，如果 n 大于 5，我们可以在函数中减少 n 的值，并再次调用这个函数。这样，每次调用都会检查 n 的值，并根据条件适当地更新 n。

示例代码如下：

int f(int n) {
    if (n <= 5) {
        // 当n小于等于5时的处理逻辑
        return n; // 例如，直接返回n
    } else {
        // 当n大于5时，减少3并递归调用
        return f(n - 3);
    }
}

这个函数会递归地减少 n 的值，直到 n 小于或等于 5 为止。每次递归都会减少 n 的值。

使用循环

另一种方法是使用循环。在循环中，我们可以持续减少 n 的值，直到满足某个条件（例如，n 小于或等于 5）。

示例代码如下：

int f(int n) {
    while (n > 5) {
        n -= 3;
    }
    // 当n小于等于5时的处理逻辑
    return n; // 例如，直接返回n
}

在这个例子中，当 n 大于 5 时，循环会持续执行，并逐渐减少 n 的值。一旦 n 小于或等于 5，循环结束，函数返回当前的 n 值。

选择适合的方法

• 如果问题的性质更适合于逐步递减并递归地处理每个步骤，那么选择递归方法。
• 如果问题更倾向于简单地减少一个值直到达到某个阈值，那么使用循环可能更为简洁和高效。

在这两种情况下，都需要确保存在适当的退出条件，以防止无限递归或无限循环的发生。