Frage zur Rekursion bei Funktionen



  • Arcoth schrieb:

    Weil die mathematische Funktion, die fakultaet repräsentiert, rekursiver Natur ist und dementsprechend kurz und aussagekräftig rekursiv zu implementieren.

    Aeh nein, ist sie nicht. Die Fakultaet in ein Produkt.



  • inflames2k schrieb:

    hustbaer schrieb:

    Allerdings hätte ich mir bei vielen Dingen selbst realistischere Beispiele gewünscht. Vielleicht wäre es besser als erstes das einfach Bilderbuchbeispiel bringen, damit man mal versteht was da eigentlich gemacht wird, aber danach noch ein zweites Beispiel das zeit wie das gerade erlernte in realen Programmen eingesetzt wird.

    Gebe ich dir voll und ganz recht. Mit der Ausnahme, dass das allgemeine "Allerwelts" Beispiel wohl nicht existieren wird. Außer man beschränkt sich z.B. auf das Durchlaufen eines Baumes.

    Hier das Bilderbuchbeispiel: Ich hab vor kurzem in einem UML-Tool ein Script geschrieben, was mir aus einem verschachtelten Objektbaum ("Verzeichnisse" und darunterliegende Elemente ähnlich einem Dateiordner) alle UML-Diagramme als Bilder exportiert.
    OK, war JavaScript, aber für Rekursion perfekt.

    Das Problem ist, dass die Programmier-Lehrbücher (zumindest die, in denen ich was über Rekursion gelesen habe), immer bei Fakultät/Fibonacci aufhören. Sie sagen nicht, dass das nur ein eher schlechtes Beispiel ist. Neben dem Wissen, wie Rekursion funktioniert, muss mMn vor allem ein Bewusstsein gefördert werden, wann man sie gut einsetzt - und wann nicht.

    Ansonsten - als Gedankenkonstrukt finde ich Rekursion extrem elegant und genial. Der Aha-Effekt kam glaube ich, als ich verstanden hatte, dass C das ermöglichte, was mein altes C64-BASIC nicht konnte - zumindes nicht einfach so.


  • Mod

    TGGC schrieb:

    Aeh nein, ist sie nicht.

    Ich weiß nicht was du gelesen hast, aber "rekusiver Natur" heißt für mich, dass irgendeine Operation ausgeführt wird, und dann die Operationen für f(n-1) ausgeführt werden. Selbst wenn du eine Schleife schreibst, kommt so etwas wie

    while (n > 1) prod *= n--;
    

    Und hier wird zuerst mit nn multipliziert, und dann mit (n1)!(n-1)!. Das nenne ich "rekursiver Natur".

    Die Fakultaet in ein Produkt.

    Danke, ich hatte keine Ahnung.

    Old Joel Spolsky hat glaub ich mal geschrieben, wenn einer seiner Programmierer Fibonacci oder Fakultät per Rekursion implementieren würde, würde er ihn feuern.

    DIese werden nicht rekursiv implementiert, da sie nicht hübsch endrekursiv implementierbar sind.



  • for( unsigned int k = 1; k <= n; ++k )
        prod *= k;
    

    n!=123...n=k=1nkn!=1\cdot 2\cdot 3\cdot ...\cdot n=\prod_{k=1}^{n}k

    ist nicht rekursiv.

    Wie gesagt, Rekursion ist eine Möglichkeit zur Berechnung, aber nicht deren Natur.


  • Mod

    minastaros schrieb:

    for( unsigned int k = 1; k <= n; ++k )
        prod *= k;
    

    n!=123...n=k=1nkn!=1\cdot 2\cdot 3\cdot ...\cdot n=\prod_{k=1}^{n}k

    ist nicht rekursiv.

    Moment, das kann ich auch
    n!=n(n1)(n2)...1=k=1nkn!=n\cdot (n-1)\cdot (n-2)\cdot ...\cdot 1=\prod_{k=1}^{n}k

    Edit: Vor allem verstehe ich dein Argument nicht. Ich habe genau erklärt was für mich "rekursiver Natur" bedeutet. Und es trifft auf die Fakultät zu. Falls du mit einem von beidem nicht übereinstimmst, musst du schon konkret sagen, was dir nicht passt.



  • Arcoth schrieb:

    Moment, das kann ich auch
    n!=n(n1)(n2)...1=k=1nkn!=n\cdot (n-1)\cdot (n-2)\cdot ...\cdot 1=\prod_{k=1}^{n}k

    Edit: Vor allem verstehe ich dein Argument nicht. Ich habe genau erklärt was für mich "rekursiver Natur" bedeutet. Und es trifft auf die Fakultät zu. Falls du mit einem von beidem nicht übereinstimmst, musst du schon konkret sagen, was dir nicht passt.

    Auch das ist nicht rekursiv.
    Bei n! = n * (n-1) * (n-2)... führst Du eine Reihe von Multiplikationen eine nach der anderen durch, daher sofort eine Zahl n mit einer weiteren Zahl n-1 und nicht mit (n-1)!

    Rekursion bedeutet in meinen Augen, dass ein Wert mit dem Ergebnis des Rests multipliziert wird, der dann auf gleiche Weise erst ermittelt wird.
    Also
    n! = n * ((n-1) * ((n-2) * ((... 1 ))))))))))


  • Mod

    Auch das ist nicht rekursiv.

    Da hast du recht.

    minastaros schrieb:

    Rekursion bedeutet in meinen Augen, dass ein Wert mit dem Ergebnis des Rests multipliziert wird, der dann auf gleiche Weise erst ermittelt wird.
    Also
    n! = n * ((n-1) * ((n-2) * ((... 1 ))))))))))

    Auch da stimme ich dir zu.

    Ich redete von rekursiver Natur; Vielleicht ist dieser Begriff einfach zu schwammig, und ich benutze ihn viel laxer als du, der es als "nur rekursiv sinnvoll implementierbar" auffasst?



  • Arcoth schrieb:

    Ich redete von rekursiver Natur; Vielleicht ist dieser Begriff einfach zu schwammig, und ich benutze ihn viel laxer als du, der es als "nur rekursiv sinnvoll implementierbar" auffasst?

    Alles klar. 🙂

    Dein Beispiel war eine reine Rückwärts-Iteration einer Folge von n auf 1. Von der Implementierung her alles OK und richtig! Es macht oft Sinn, auf 0 oder 1 runterzuzählen als rauf. Aber da waren keine vorgehaltenen Zwischenwerte bzw. kein Sich-selbst-Aufrufen.

    "nur rekursiv implementierbar" meine ich nicht. Fakultät kann man mathematisch sehr schön und absolut gleichberechtigt auch rekursiv beschreiben (und als solches implementieren), von daher ist es durchaus sinnvoll.

    Was Joel Spolsky meinte ist jedoch, dass die rekursive Umsetzung (also eine funktion factorial() , die sich selbst aufruft) durch die ganzen Zwischenwerte und den Callstack wesentlich unperformanter ist als eine simple Schleife. In der Mathematik ist das egal, da gibt es - anders als im realen Programm - keine Performance.



  • minastaros schrieb:

    Der Aha-Effekt kam glaube ich, als ich verstanden hatte, dass C das ermöglichte, was mein altes C64-BASIC nicht konnte - zumindes nicht einfach so.

    https://www.c64-wiki.de/index.php/GOSUB

    Arcoth schrieb:

    Ich weiß nicht was du gelesen hast, aber "rekusiver Natur" heißt für mich, dass irgendeine Operation ausgeführt wird, und dann die Operationen für f(n-1) ausgeführt werden.

    Und gerade das ist doch bei einer Fakultaet nicht noetig denn Multiplikation ist kommutativ. Grundsaetzlich lassen sich ja Iterationen und Rekursionen ineinander umformen, damit waere dann quasi alles "rekursiver Natur". Ok, von mir aus - dann ist das aber keine sinnvolle Begruendung mehr, warum gerade dies als Beispiel benutzt wird.

    Auch hustbaers Argument kann ich nicht wirklich nachvollziehen, da zumindest ich eine rekursive Implementation der Fakultaet als unnoetig kompliziert ansehe und nicht als besonders simples Beispiel.



  • TGGC schrieb:

    minastaros schrieb:

    Der Aha-Effekt kam glaube ich, als ich verstanden hatte, dass C das ermöglichte, was mein altes C64-BASIC nicht konnte - zumindes nicht einfach so.

    https://www.c64-wiki.de/index.php/GOSUB

    Das BASIC-Beispiel dort ist Schwachsinn. Es macht eine ganz normale Iteration von 1 nach n.

    10  REM - DAS RAHMENPROGRAMM
    100 INPUT "FAKTORIELLENBERECHNUNG: N=";FA
    110 GOSUB 1000
    120 PRINT " FAKTORIELLE VON ";FA;"=";FR
    130 GOTO 100
    1000 REM UNTERPROGRAMM FAKT(FA) -> FR - VERWENDET: I
    1010 FR=1: I=1           : REM INITIALISIERUNG
    1020 IF I>FA THEN RETURN : REM ABBRUCHBEDINGUNG
    1030 FR=FR*I             : REM EIN BERECHNUNGSSCHRITT
    1040 I=I+1
    1050 GOSUB 1020          : REM REKURSION!
    1060 RETURN
    

    Kennzeichen von Rekursion ist, dass es den eigenen Funktionsaufruf selbst wieder enthält.
    Das ist hier nicht der Fall:

    GOSUB 1020 berechnet nicht (n-1)!, sondern 1k* bzw. *(k-1)!k, oder mit den verwendeten Variablen gesprochen
    1*I bzw. (I-1)! * I , wobei (I-1)! bereits berechnet ist (in FR).

    (PS: auch die Abbruchbedingung stimmt nicht. Bei der mathematischen Rekursionsformel für Fakultät ist das k==1, hier aber k>n)

    Um Fakultät rekursiv mit BASIC umzusetzen, müsste man zumindest bei n anfangen, um dann (n-1)! zu berechnen. Dabei braucht jeder weitere Funktionsaufruf streng genommen eine eigene Ergebnisvariable (auch (n-1)! muss sich sein n merken, um dann zuerst (n-2)! zu berechnen, bevor die eigentliche Multiplikation erfolgt), und die Variablen sind in diesem BASIC eben nicht lokal, sondern global. Das ist das, was ich als "Unterschied zu C" meinte.
    Klar kann man auch mit einem globalen Register arbeiten, so wie man Rekursion und Iteration ineinander umformen kann.

    PS: OK, hatte mich getäuscht mit den lokalen Ergebnisvariablen. Das dürfte der Mathematik wesentlich näher kommen:

    100 LET RE% = 0 : REM Result
    110 LET N% = 20 : REM n of n!
    120 GOSUB 1000;
    
    1000 IF (N%=1 OR N%=0) THEN RE% = 1: RETURN
    1010 N%=N%-1
    1020 GOSUB 1000          : REM calculates RE = (n-1)!
    1030 N%=N%+1
    1040 RE%=N%*RE%
    1050 RETURN
    


  • Ich habe nicht den gesamten Artikel auf Fehler ueberprueft, da ich weiss das man GOSUB Rekusrsion umsetzen kann. Aber mal wieder typisch, das mit der Fakultaet ein moeglichst dummes Beispiel dafuer gewaehlt wird.



  • Ja, Du hast schon recht, je nachdem, um was es geht. Gerade das (untere) Fakultät-Beispiel zeigt ja, dass es geht. Schwieriger ist es eben bei Algorithmen, bei denen sich jede Aufrufebene Werte lokal merken muss, da müsste der C64 dann ein Array nehmen zum Zwischenspeichern.

    Aber egal, das C64-BASIC ist etwas off-topic... Hätte nicht damit anfangen sollen. 😉



  • TGGC schrieb:

    Auch hustbaers Argument kann ich nicht wirklich nachvollziehen, da zumindest ich eine rekursive Implementation der Fakultaet als unnoetig kompliziert ansehe und nicht als besonders simples Beispiel.

    Was ist daran so schwer nachzuvollziehen? Zeig mir ein Beispiel für Rekursion das mit weniger Code auskommt als eine rekursive Implementierung der Fakultät.

    Davon abgesehen halte ich die rekursive Definition der Fakultät sicher nicht für unnötig kompliziert. Ich würde eher sagen dass es die einfachste und eleganteste Art ist die Funktion zu definieren.


  • Mod

    hustbaer schrieb:

    TGGC schrieb:

    Auch hustbaers Argument kann ich nicht wirklich nachvollziehen, da zumindest ich eine rekursive Implementation der Fakultaet als unnoetig kompliziert ansehe und nicht als besonders simples Beispiel.

    Was ist daran so schwer nachzuvollziehen? Zeig mir ein Beispiel für Rekursion das mit weniger Code auskommt als eine rekursive Implementierung der Fakultät.

    Das war nicht gesagt. Es ist ein Beispiel gesucht, bei dem die rekursive Definition einfacher ist als die Alternative. Das bedeutet nicht unbedingt, dass die Definition an sich einfach ist, auch wenn dies ein großer Vorteil wäre. Geeignet ist praktisch alles, bei dem man zwei oder mehr Verzweigungen hat. Das ist, wo Rekursion glänzt. Bei nur einem einzelnen Selbstaufruf ist Rekursion eine umständliche Art und Weise, eine Schleife auszudrücken. Das mag in funktionalen Programmiersprachen funktionieren, aber in anderen Sprachen ist der Lernende bereits mit Schleifen vertraut und fragt sich, was der Quatsch soll.

    Davon abgesehen halte ich die rekursive Definition der Fakultät sicher nicht für unnötig kompliziert. Ich würde eher sagen dass es die einfachste und eleganteste Art ist die Funktion zu definieren.

    x!=i=1xix! = \prod_{i=1}^x i lernt jedes Kind so in der Mittelstufe oder davor. Natürlich ohne das \prod. Daher eher "Die Fakultät von x ist das Produkt aller Zahlen von 1 bis x". So wird dir jeder Mensch auf der Straße die Fakultät definieren (sofern sie die Fakultät überhaupt wissen). In welcher Welt wird die Fakultät rekursiv definiert? Die rekursive Definition mag ich hier nicht einmal bringen, weil mir das zu umständlich zu LaTeXen ist.



  • SeppJ schrieb:

    x!=i=1xix! = \prod_{i=1}^x i lernt jedes Kind so in der Mittelstufe oder davor. Natürlich ohne das \prod.

    Nee, der nette Lehrer definiert die Fakultät so, aber im Mathebuch steht sie rekursiv definiert.



  • hustbaer schrieb:

    Was ist daran so schwer nachzuvollziehen? Zeig mir ein Beispiel für Rekursion das mit weniger Code auskommt als eine rekursive Implementierung der Fakultät.

    Ein eleganteres Beispiel in Pseudocode waere fuer mich Folgendes:

    CountFilesInDir(name)
    {
        ret = 0
        for( f : GetFilesInDir(name))
        {
             if(IsFile(f))
             {
                 ret++
             }
             if(IsDirectory(f))
             {
                 ret+= CountFilesInDir(name)
             }
        }
    
        return ret
    }
    

    Warum ist das jetzt besser zum lernen?
    a) Die Funktion mach schon was sinnvolles ohne den rekursiven IsDirectory Teil
    b) Verzeichnisstrukturen sind vielen bekannt, darum faellt es leichter darin zu denken
    c) andere Implemtierungen sind weniger elegant, weil hier sinvolle Daten auf dem Stack liegen
    d) Laesst sich (als Uebungsaufgabe) auch simpel auf z.b. Groesse aller Dateien oder Ausgabe eines Verzeichnisbaumes umbauen

    volkard schrieb:

    Nee, der nette Lehrer definiert die Fakultät so, aber im Mathebuch steht sie rekursiv definiert.

    Nein.



  • @SeppJ

    TGGC schrieb:

    Ich frag mich warum solche Sachen immer die Standard Beispiele fuer Rekursion sind.

    hustbaer schrieb:

    Ich glaube der Grund ist einfach dass die Berechnung der Fakultät SO einfach ist, dass dabei nichts aber auch gar nichts von der Rekursion ablenkt.
    Man kann also "Rekursion pur" zeigen.

    SeppJ schrieb:

    Das war nicht gesagt. Es ist ein Beispiel gesucht, bei dem die rekursive Definition einfacher ist als die Alternative.(...)

    WTF?


  • Mod

    @minastaros: Ja, ich sehe ein, dass ich wohl Unrecht hatte. Sorry.



  • @TGGC
    Ja, ist ein schönes Beispiel.

    Vorteile: realistisch, rekusriv viel einfacher als nicht-rekursiv.

    Nachteile: in Standard C++ nicht schreibbar (weil es keine Standardfunktionen gibt um Verzeichnisse aufzulisten). Und: hier wird Rekursion auf eine rekursive Datenstruktur angewandt. Was mir dabei fehlt ist zu zeigen dass man auch viele Problemstellungen die nicht per-se rekursiver Natur sind mittels Rekursion elegant und einfach lösen kann. z.B. Sortieren. Dummerweise ist aber ein einfacher Quicksort oder Mergesort immer noch deutlich mehr Code als die Fakultät oder dein Beispiel. Und vor allem schwerer nachzuvollziehender Code.



  • Fuer mich ist eben die Fakultaet als Rekursion auch ein vergleichweise schwer nachvollziehbarer Code. Darum gibts ja ueberhaupt nur diesen Thread.


Anmelden zum Antworten