Java 递归 - 引用传递的替代方案：

Posted 2023-02-25

【中文标题】Java 递归 - 引用传递的替代方案：

【英文标题】：Java Recursion - Alternative to passing-by-reference:

【发布时间】：2017-03-10 23:29:28

【问题描述】：

我正在从 C 迁移到 Java，但在递归方面遇到了困难，特别是因为在 Java 中您不能通过引用传递参数。

我正在寻找的不是强制 Java 通过引用传递参数的解决方案/技巧，而是在 Java 中解决此类问题的推荐方法。

让我们在二叉树中递归节点插入：

void nodeInsert(Node n, int a) 
    if (n == null)
        n = new Node(a);
...

在 C 中，在执行结束时，树中的节点 n 将指向新创建的节点。然而，在 Java 中，n 仍然是 null（因为 n 是按值传递的）。

对于此类问题，建议的 Java 方法是什么？ 我已经尝试过的一些方法：

使用静态对象跟踪父对象（使用泛型时问题变得复杂）。 将父节点作为函数的一部分传递。它可以工作，但会使代码有点复杂，看起来不是一个好的解决方案。 创建一个指向父节点的附加成员，但这不是一个好的解决方案，因为它增加了 O(n) 所需的空间；

欢迎任何建议。

【问题讨论】：

呃，你有没有考虑返回一个节点：Node nodeInsert(Node n, int a)？或者您是否需要返回任何内容 - 您不能只创建节点并将其添加到insertNode() 内的列表或树中吗？为什么你认为你需要一个“输出参数”？

这种方法确实可行，但它不会超越递归的目标，即解决基本情况（在本例中，当节点为空时）？

如果有效，则达到目标。

但这适用于这种非常简单的情况，其中只需要返回一个指针。肯定不会在平衡树的实现中起作用。这就是我要求提供最佳实践而不仅仅是解决方案的原因。

如果 Node 是一个自定义对象，它已经是一个 ReferenceType ，基本上当你传递 'n' 进行下一次传递时它不应该为空，你可能想再次检查代码，我想说的是对 Node 的引用在 java 中作为值传递，它只是地址

【参考方案1】：

在 Java 中，我们不使用 引用变量，而是使用 return 值并将其分配给必须更改的变量。

    Node nodeInsert(Node n, int a) 
        if (n == null)
            n = new Node(a);
            return n;
        
        else
        
            ....
            return nodeInsert(n,a); //this is how a recursion is done.
            ....
        

    

如果你需要更多关于递归的知识，http://www.toves.org/books/java/ch18-recurex/ 会教你正确的。

【参考方案2】：

一种常见的实现方式是在节点自身内部维护节点关系。在各种 JDK 数据结构的实现中可以找到很多示例。因此 Node 是值的容器，包含对其他节点的引用，具体取决于数据结构。

如果您需要节点之间的子->父关系，Node 类看起来像

class Node<T> 
    T value;
    Node parent;

在插入的情况下，您创建一个新节点，将父引用设置为原始节点，并将新节点作为结果返回（这是可选的，但并不罕见，因此调用具有新孩子）

Node<T> insert(Node<T> parent, T value) 
  Node<T> child = new Node<>();
  child.value = value;
  child.parent = parent;
  return child;

是的，这增加了每个节点 4 字节的小开销（或 8 字节，在没有压缩指针的 64 位 JVM 上）

【参考方案3】：

我提出以下解决方案：

在类Node 中实现一个添加子节点的方法。这利用了 OO 的可能性将数据和功能一起封装在一个类中。

更改nodeInsert 以返回新节点并将其添加到调用者中的父节点（在 cmets 中也提到过）。 nodeInsert 的职责是创建节点。这是一个明确的责任，方法签名显示方法的结果是什么。如果创建的数量不超过new Node()，则可能不值得为它使用单独的方法。

【参考方案4】：

您可以传递一个持有者对象，该对象又引用您的新 Node 对象

void nodeInsert(AtomicReference<Node> r, int a) 
    if (r.get() == null)
        r.set(new Node(a));
...

或者您可以传递一个包含一个元素的空间的数组。

【讨论】：

有趣的方法。我会试试的。

@Nelsao 请注意，AtomicReference 是一种并发数据结构，可能会影响性能。

传递一个数组或列表，以及被调用者修改该容器中的元素，是“输出参数”的常用习语。 “AtomicReference”（不是“AtomicReverence”；））对于这个问题可能是一个糟糕的选择。但真正的重点是：“如果你不需要一个“输出参数”......那么不要试图拼凑一个”。恕我直言...

【参考方案5】：

在发布这个问题几个月后，我意识到了另一种解决方案，事实上，Java 设计模式中已经考虑过但这里没有提到：Null Object Pattern。 缺点是每个空值都会占用内存（在某些情况下，例如大型红黑树，这可能会变得很重要）。