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[재귀함수] 재귀함수

부분곱과 팩토리얼 구현으로 알아보는 재귀함수

부분곱이란?

\(\prod\)의 의미는 \(\sum\)과 유사한데, 아래 수식에서 볼 수 있듯이 주어진 숫자를 모두 곱하라는 뜻이다.

\[ \prod_{i=1}^{n}x_{i} = (x_{1} \times x_{2} \times \cdots \times x_{i}), \quad x_{i} > 0 \]

Python에서 \(\prod\)을 구현하는 방법들은 아래와 같다. 

def prod_for(data: list) -> float:
    """product all elements in data with for loop"""

    res = 1
    for i in data:
        res *= i
    return res

print(prod_for(data))  # 120

def prod_rec(data: list) -> float:
    """product all elements in data with recursion"""

    return data[0] if len(data) == 1 else data[0] * prod_rec(data[1:])

print(prod_rec(data))  # 120

from math import prod

data = [1, 2, 3, 4, 5]

print(prod(data))  # 120

재귀함수

재귀함수(recursive function)는 아래 함수처럼 함수 내에서 자기 자신을 다시 호출하는 함수를 말한다. 

def prod_rec(data: list) -> float:
    """product all elements in data with recursion"""

    return data[0] if len(data) == 1 else data[0] * prod_rec(data[1:])

def factorial_rec(n: int):
    """returns factorial of number"""

    return 1 if n <= 1 else n * factorial_rec(n - 1)

Python의 최대 재귀 깊이(maximum recursion depth)는 기본적으로 1,000으로 설정되어 있는데, 아래와 같이 확인할 수 있다. 

import sys

print(sys.getrecursionlimit())

1000

Python에서 최대 재귀 깊이를 수정하려면 아래와 같이 설정하면 된다. 

import sys

sys.setrecursionlimit(2000)

print(sys.getrecursionlimit())

2000

위와 같이 최대 재귀 스택 오버플로우로 인한 오류를 해결하기 위해서 꼬리재귀(tail recursion)이라는 것을 사용한다.

함수의 결과로 호출하는 함수가 자기 자신이고 재귀 호출이 끝난 뒤 추가적인 연산이 필요하지 않다면 꼬리재귀라고 볼 수 있다. 위에서 구현한 팩토리얼 함수를 꼬리재귀 형태로 변형하면 아래와 같다. 

def factorial_rec(n: int, res: int = 1) -> int:
    """returns factorial of number with recursion"""

    return res if n <= 1 else factorial_rec(n - 1, n * res)

꼬리재귀를 사용하려면 프로그래머가 꼬리재귀 형식으로 프로그래밍을 했는지와 별개로, 해당 언어가 꼬리재귀를 지원해야한다. Python은 꼬리재귀 최적화를 지원하지 않아서 위 함수를 사용해도 스택 오버플로우가 발생한다.

Warning

Python 실무에서는 recursion을 사용는 것을 지양하자.

Info

Python에서 꼬리재귀를 지원하는 것에 대해 더 알아보고 싶다면 여기와 여기를 참고하자.