递归慢主因是重复计算子问题,记忆化通过缓存有限参数组合的结果来消除指数级冗余;关键前提是参数组合有限且纯函数式,需正确初始化、查询与存储缓存,避免漏return或误用容器。

为什么递归慢?不是递归本身,是重复算
记忆化搜索不是给递归“加个缓存”就完事,而是砍掉指数级重复子问题。比如 fib(40) 普通递归调用超 2 亿次,但不同输入最多就 41 种——其余全是白算。
关键判断:只要递归函数的参数组合有限、且相同参数总会返回相同结果,就适合加记忆化。
- 常见场景:
dfs(i, j)在二维网格路径计数、knapsack(pos, weight)背包、字符串区间dp(l, r) - 不能乱加:如果参数里有指针、全局状态、随机数、时间戳,缓存会失效或出错
- 性能影响:空间换时间,最坏多占 O(状态数) 内存;但避免栈爆炸比盲目剪枝更可靠
怎么写记忆化?三步封住重复入口
核心动作就三件事:声明缓存、查缓存、存结果。别绕弯,C++ 里最稳的是用 std::map 或数组,别一上来就上 unordered_map ——哈希冲突在小规模状态里反而拖慢。
- 用数组最快:如果参数范围明确(如
i∈ [0,100],j∈ [0,100]),直接int memo[101][101],初始化为一个非法值(如-1) - 用
std::map更安全:参数类型复杂时,比如map<pair>, int></pair>存(i,j)→ 结果,查前先if (memo.count({i,j})) return memo[{i,j}] - 别在递归入口外初始化缓存:每次调用都清空,否则多组测试用例会串数据;推荐局部静态变量或传参进去
示例(斐波那契):
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
int fib(int n, vector<int>& memo) {
if (n < 2) return n;
if (memo[n] != -1) return memo[n];
memo[n] = fib(n-1, memo) + fib(n-2, memo);
return memo[n];
}
// 调用前:vector<int> memo(41, -1);
递归爆栈?不是深度问题,是没剪枝+没优化返回路径
记忆化本身不减少递归深度,只减少调用次数。但很多人加了记忆化还爆栈,是因为忘了两个硬约束:
- 递归深度仍由最深那条路径决定,比如树高 1e5 的链式结构,
stack overflow照样发生 - 返回值没及时传播:缓存命中后必须立刻
return,别再往下走;漏写return是高频 bug - 注意编译器优化:
-O2下某些尾递归可能被转成循环,但 C++ 标准不保证,别依赖
错误写法(缓存命中却继续执行):
if (memo[n] != -1) memo[n]; // ❌ 少了 return return fib(n-1, memo) + fib(n-2, memo); // 这行永远会跑
vector 和 array 哪个快?看维度和初始化方式
单维小范围(≤1e4)用 vector 安全;多维或确定大小,优先用原生 array 或 C 风格数组。别信“vector 更现代”,它每次构造带零初始化开销,而 int memo[1000][1000] 在栈上分配快得多。
-
vector<vector>></vector>:每层 new 分配,缓存不友好,访问慢;仅当某维长度不固定时才用 -
int memo[1000][1000]:栈上连续内存,CPU 预取友好;但总大小别超几 MB,否则栈溢出 - 真正大状态(如 1e6 个状态):改用
static vector<int> memo</int>,只初始化一次,但注意多线程不安全
容易被忽略的一点:所有缓存变量必须初始化为无效值(如 -1、INT_MIN),不能靠默认构造——vector<int>(N)</int> 初始化为 0,而 0 可能是合法答案。










