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    Go语言教程: 5.2 递归

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    4月 24, 2021 #Go语言教程, #Go递归

    函数可以是递归的,这意味着函数可以直接或间接的调用自身。对许多问题而言,递归是一种强有力的技术,例如处理递归的数据结构。在4.4节,我们通过遍历二叉树来实现简单的插入排序,在本章节,我们再次使用它来处理HTML文件。

    下文的示例代码使用了非标准包 golang.org/x/net/html ,解析HTML。golang.org/x/… 目录下存储了一些由Go团队设计、维护,对网络编程、国际化文件处理、移动平台、图像处理、加密解密、开发者工具提供支持的扩展包。未将这些扩展包加入到标准库原因有二,一是部分包仍在开发中,二是对大多数Go语言的开发者而言,扩展包提供的功能很少被使用。

    例子中调用golang.org/x/net/html的部分api如下所示。html.Parse函数读入一组bytes解析后,返回html.Node类型的HTML页面树状结构根节点。HTML拥有很多类型的结点如text(文本)、commnets(注释)类型,在下面的例子中,我们 只关注< name key=’value’ >形式的结点。

    golang.org/x/net/html

    package html
    
    type Node struct {
        Type                    NodeType
        Data                    string
        Attr                    []Attribute
        FirstChild, NextSibling *Node
    }
    
    type NodeType int32
    
    const (
        ErrorNode NodeType = iota
        TextNode
        DocumentNode
        ElementNode
        CommentNode
        DoctypeNode
    )
    
    type Attribute struct {
        Key, Val string
    }
    
    func Parse(r io.Reader) (*Node, error)
    

    main函数解析HTML标准输入,通过递归函数visit获得links(链接),并打印出这些links:

    gopl.io/ch5/findlinks1

    // Findlinks1 prints the links in an HTML document read from standard input.
    package main
    
    import (
        "fmt"
        "os"
    
        "golang.org/x/net/html"
    )
    
    func main() {
        doc, err := html.Parse(os.Stdin)
        if err != nil {
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "findlinks1: %v\n", err)
            os.Exit(1)
        }
        for _, link := range visit(nil, doc) {
            fmt.Println(link)
        }
    }
    

    visit函数遍历HTML的节点树,从每一个anchor元素的href属性获得link,将这些links存入字符串数组中,并返回这个字符串数组。

    // visit appends to links each link found in n and returns the result.
    func visit(links []string, n *html.Node) []string {
        if n.Type == html.ElementNode && n.Data == "a" {
            for _, a := range n.Attr {
                if a.Key == "href" {
                    links = append(links, a.Val)
                }
            }
        }
        for c := n.FirstChild; c != nil; c = c.NextSibling {
            links = visit(links, c)
        }
        return links
    }
    

    为了遍历结点n的所有后代结点,每次遇到n的孩子结点时,visit递归的调用自身。这些孩子结点存放在FirstChild链表中。

    让我们以Go的主页(golang.org)作为目标,运行findlinks。我们以fetch(1.5章)的输出作为findlinks的输入。下面的输出做了简化处理。

    $ go build gopl.io/ch1/fetch
    $ go build gopl.io/ch5/findlinks1
    $ ./fetch https://golang.org | ./findlinks1
    #
    /doc/
    /pkg/
    /help/
    /blog/
    http://play.golang.org/
    //tour.golang.org/
    https://golang.org/dl/
    //blog.golang.org/
    /LICENSE
    /doc/tos.html
    http://www.google.com/intl/en/policies/privacy/
    

    注意在页面中出现的链接格式,在之后我们会介绍如何将这些链接,根据根路径( https://golang.org )生成可以直接访问的url。

    在函数outline中,我们通过递归的方式遍历整个HTML结点树,并输出树的结构。在outline内部,每遇到一个HTML元素标签,就将其入栈,并输出。

    gopl.io/ch5/outline

    func main() {
        doc, err := html.Parse(os.Stdin)
        if err != nil {
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "outline: %v\n", err)
            os.Exit(1)
        }
        outline(nil, doc)
    }
    func outline(stack []string, n *html.Node) {
        if n.Type == html.ElementNode {
            stack = append(stack, n.Data) // push tag
            fmt.Println(stack)
        }
        for c := n.FirstChild; c != nil; c = c.NextSibling {
            outline(stack, c)
        }
    }
    

    有一点值得注意:outline有入栈操作,但没有相对应的出栈操作。当outline调用自身时,被调用者接收的是stack的拷贝。被调用者对stack的元素追加操作,修改的是stack的拷贝,其可能会修改slice底层的数组甚至是申请一块新的内存空间进行扩容;但这个过程并不会修改调用方的stack。因此当函数返回时,调用方的stack与其调用自身之前完全一致。

    下面是 https://golang.org 页面的简要结构:

    $ go build gopl.io/ch5/outline
    $ ./fetch https://golang.org | ./outline
    [html]
    [html head]
    [html head meta]
    [html head title]
    [html head link]
    [html body]
    [html body div]
    [html body div]
    [html body div div]
    [html body div div form]
    [html body div div form div]
    [html body div div form div a]
    ...

    正如你在上面实验中所见,大部分HTML页面只需几层递归就能被处理,但仍然有些页面需要深层次的递归。

    大部分编程语言使用固定大小的函数调用栈,常见的大小从64KB到2MB不等。固定大小栈会限制递归的深度,当你用递归处理大量数据时,需要避免栈溢出;除此之外,还会导致安全性问题。与此相反,Go语言使用可变栈,栈的大小按需增加(初始时很小)。这使得我们使用递归时不必考虑溢出和安全问题。

    练习 5.1: 修改findlinks代码中遍历n.FirstChild链表的部分,将循环调用visit,改成递归调用。

    练习 5.2: 编写函数,记录在HTML树中出现的同名元素的次数。

    练习 5.3: 编写函数输出所有text结点的内容。注意不要访问<script><style>元素,因为这些元素对浏览者是不可见的。

    练习 5.4: 扩展visit函数,使其能够处理其他类型的结点,如images、scripts和style sheets。

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