【问题标题】：Recursive generators in PHPPHP中的递归生成器
【发布时间】：2013-11-19 01:44:13
【问题描述】：

简介

自 PHP 5.5 版本以来，就有了 generators 这样的好东西。我不会重复官方手册页，但它们对于迭代器的简短定义非常有用。最知名的样本是：

function xrange($from, $till, $step)
{
   if ($from>$till || $step<=0)
   {
      throw new InvalidArgumentException('Invalid range initializers');
   }

   for ($i = $from; $i < $till; $i += $step)
   {
      yield $i;
   }
}

//...

foreach (xrange(2, 13, 3) as $i)
{
   echo($i.PHP_EOL); // 2,5,8,11
}

而生成器实际上不是一个函数，而是一个具体类的实例：

get_class(xrange(1, 10, 1)); // Generator

问题

完成了 RTM 的内容，现在继续我的问题。假设我们要创建Fibonacci numbers 的生成器。通常，要获得这些，我们可以使用简单的函数：

function fibonacci($n)
{
   if(!is_int($n) || $n<0)
   {
      throw new InvalidArgumentException('Invalid sequence limit');
   }
   return $n < 2 ? $n : fibonacci($n-1) + fibonacci($n-2);
}

var_dump(fibonacci(6)); // 8

让我们把它转换成某种东西，它包含 sequence 而不仅仅是它的最后一个成员：

function fibonacci($n)
{
   if (!is_int($n) || $n<0)
   {
      throw new InvalidArgumentException('Invalid sequence limit');
   }
   if ($n<2)
   {
      return range(0, $n);
   }
   $n1 = fibonacci($n-1);
   $n2 = fibonacci($n-2);
   return array_merge($n1, [array_pop($n1)+array_pop($n2)]);
}

//...

foreach (fibonacci(6) as $i)
{
   echo($i.PHP_EOL); // 0,1,1,2,3,5,8
}

我们现在有一个返回完整序列数组的函数

问题

最后，问题部分：如何转换我最新的fibonacci 函数，使其产生我的值，而不是将它们保存在数组中？我的$n 可能很大，所以我想利用生成器的好处，比如xrange 示例。伪代码将是：

function fibonacci($n)
{
   if (!is_int($n) || $n<0)
   {
      throw new InvalidArgumentException('Invalid sequence limit');
   }

   if ($n<2)
   {
      yield $n;
   }

   yield fibonacci($n-2) + fibonacci($n-1);
}

但这显然是废话，因为我们不能这样处理它，因为递归将导致类 Generator 的对象而不是 int 值。

奖励：获取斐波那契数列只是更一般问题的一个示例：在常见情况下如何使用具有递归的生成器？当然，我可以使用标准的Iterator 或者重写我的函数以避免递归。但我想用生成器来实现。这可能吗？这值得努力使用这种方式吗？

【问题讨论】：

好问题。我真的很期待看到答案
当你调用一个生成器时，你得到的是一个...生成器对象。该对象保存 state 并在被要求时返回和推进该状态。递归函数 OTOH 接受一个值并返回一个值。我看不出这两者如何相互兼容。等待进一步的意见。
@deceze 这也是我现在的想法。 IE。如果有足够的证据，“没办法做到这一点”也是很好的答案。
我猜你可以通过足够的内省和多态行为来做到这一点，但你为什么要这样做呢？我认为很难证明它不可能，但很容易证明以非递归方式编写它要简单得多。（证明：你甚至不知道从哪里开始。;)）
.. 这也是问题的一部分：p即如果“这样做不值得”——那么我很高兴看到答案——为什么。我现在不知道，是的：/我真丢脸。我通常的 SO 问题总是有我自己的解决方案（即使它不是很好）

标签： php recursion generator

【解决方案1】：

因此，我在尝试创建递归生成器函数时遇到的问题是，一旦您超过了第一个深度级别，每个后续的 yield 都会屈服于其父调用，而不是迭代实现（循环）。

从 php 7 开始，添加了一个新功能，允许您从后续生成器函数中生成。这是新的生成器委托功能：https://wiki.php.net/rfc/generator-delegation

这允许我们从后续的递归调用中产生，这意味着我们现在可以使用生成器高效地编写递归函数。

$items = ['what', 'this', 'is', ['is', 'a', ['nested', 'array', ['with', 'a', 'bunch',  ['of', ['values']]]]]];

function processItems($items)
{
    foreach ($items as $value)
    {
        if (is_array($value))
        {
            yield from processItems($value);
            continue;
        }
        yield $value;
    }
}

foreach (processItems($items) as $item)
{
    echo $item . "\n";
}

这给出了以下输出..

what
this
is
is
a
nested
array
with
a
bunch
of
values

【讨论】：

是的，知道该功能。 PHP 7 万岁，但是，在生产中它不会很快成为可能。当然，感谢您的洞察力
在 PHP5 上我们可以解决这个问题，在这里查看我类似的 sn-p：pastebin.com/00x0DXBG

【解决方案2】：

我终于确定了递归生成器的实际用途。

我最近一直在探索QuadTree 数据结构。对于那些不熟悉 QuadTrees 的人来说，它们是一种基于树的数据结构，用于地理空间索引，并允许在定义的边界框中快速搜索查找所有点/位置。 QuadTree 中的每个节点都代表映射区域的一部分，并充当存储位置的存储桶……但存储桶的大小受到限制。当桶溢出时，QuadTree 节点分裂出 4 个子节点，分别代表父节点的西北、东北、西南和东南区域，并开始填充这些区域。

当搜索落入指定边界框内的位置时，搜索例程从顶级节点开始，测试该桶中的所有位置；然后递归到子节点，测试它们是否与边界框相交，或者被边界框包围，测试该集合中的每个 QuadTree 节点，然后再次向下递归遍历树。每个节点可能不返回、返回一个或多个位置。

我在 PHP 中实现了一个基本的QuadTree，旨在返回一个结果数组；然后意识到它可能是递归生成器的一个有效用例，所以我实现了一个GeneratorQuadTree，它可以在 foreach() 循环中访问，每次迭代都会产生一个结果。

对于递归生成器来说，这似乎是一个更有效的用例，因为它是一个真正的递归搜索函数，并且因为每个生成器可能返回一个、一个或多个结果而不是单个结果。实际上，每个嵌套生成器都在处理搜索的一部分，通过其父级将其结果反馈到树中。

代码太多了，这里就不贴了；但您可以查看github 上的实现。

它比非生成器版本慢一点（但不显着）：主要好处是减少内存，因为它不仅仅是返回可变大小的数组（根据结果的数量，这可能是一个显着的好处回来）。最大的缺点是结果不容易排序（我的非生成器版本在返回结果数组后对结果数组执行了 usort()）。

【讨论】：

非常有趣。这比我想要的还要多。
偶然发现它比设计更偶然：当我与生成器交谈的人询问它们是否必须是函数或可以是类方法时，我已经编写了返回数组的基本 QuadTree 代码....由于我没有答案，并且那天早些时候一直在研究 QuadTrees，我决定尝试 search();当我看到它是如何工作的时，我意识到它也是递归的，并记住了这个问题。
我还在 PHP 中实现了一个 Trie 数据结构，这与生成器的工作方式相同；所以我会在适当的时候将它的一个版本发布到 Github ......它的优点是它会自动按键排序，因为在读取数据结构时遍历 trie 的方式
找到递归生成器可以证明有用的真实案例绝对不容易；但是，虽然 Tries 或 QuadTrees 是为非常特定的用例而设计的，但遍历任何树结构可能是递归生成器可能具有真正价值的领域。

【解决方案3】：

function fibonacci($n)
{
    if($n < 2) {
        yield $n;
    }

    $x = fibonacci($n-1);
    $y = fibonacci($n-2);
    yield $x->current() + $y->current();
}


for($i = 0; $i <= 10; $i++) {
    $x = fibonacci($i);
    $value = $x->current();
    echo $i , ' -> ' , $value, PHP_EOL;
}

【讨论】：

嗯。那好多了。 IE。我们可以依靠current()，对吧？
虽然这在技术上确实将递归函数与生成器结合在一起，但它有点否定了生成器的使用，不是吗？ :)
@deceze - 简单地回答如何使用生成器的问题，就好像它是一个简单的递归函数:) 我不评论这样做的适当性
@deceze 是的，我注意到了。用这种方式我不能像foreach(..)那样做——但这至少是一个起点
我在出去喝咖啡的时候一直在思考这个问题。可能的用途：蛮力迷宫寻路器。生成器被赋予地图、起始节点/点、行进方向和目标节点/点；它返回它所做的任何重要发现 - 转弯、交叉点、死角（null 终止） - 当它遇到一个交叉点时，它自己采用一个方向并产生其他生成器以遵循其他可能的方向。当然有更好的方法来做到这一点。

【解决方案4】：

如果你首先想制作一个生成器，你不妨使用斐波那契的迭代版本：

function fibonacci ($from, $to)
{
  $a = 0;
  $b = 1;
  $tmp;
  while( $to > 0 ) {
    if( $from > 0 )
      $from--;
    else
      yield $a;

    $tmp = $a + $b;
    $a=$b;
    $b=$tmp;
    $to--;
  }
}

foreach( fibonacci(10,20) as $fib ) {  
    print "$fib "; // prints "55 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 " 
}

【讨论】：

【解决方案5】：

这是一个用于组合的递归生成器（顺序不重要，无需替换）：

<?php

function comb($set = [], $size = 0) {
    if ($size == 0) {
        // end of recursion
        yield [];
    }
    // since nothing to yield for an empty set...
    elseif ($set) {
        $prefix = [array_shift($set)];

        foreach (comb($set, $size-1) as $suffix) {
            yield array_merge($prefix, $suffix);
        }

        // same as `yield from comb($set, $size);`
        foreach (comb($set, $size) as $next) {
            yield $next;
        }
    }
}

// let's verify correctness
assert(iterator_to_array(comb([0, 1, 2, 3, 4], 3)) == [
    [0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 1, 4], [0, 2, 3], [0, 2, 4],
    [0, 3, 4], [1, 2, 3], [1, 2, 4], [1, 3, 4], [2, 3, 4]
]);

foreach (comb([0, 1, 2, 3], 3) as $combination) {
    echo implode(", ", $combination), "\n";
}

输出：

0, 1, 2
0, 1, 3
0, 2, 3
1, 2, 3

Same thing non-yielding.

【讨论】：

【解决方案6】：

最近遇到了需要“递归”生成器或生成器委托的问题。我最终编写了一个小函数，将委托的生成器调用转换为单个生成器。

我把它变成了一个包，所以你可以用 composer 来要求它，或者在这里查看源代码：hedronium/generator-nest。

代码：

function nested(Iterator $generator)
{
    $cur = 0;
    $gens = [$generator];

    while ($cur > -1) {
        if ($gens[$cur]->valid()) {
            $key = $gens[$cur]->key();
            $val = $gens[$cur]->current();
            $gens[$cur]->next();
            if ($val instanceof Generator) {
                $gens[] = $val;
                $cur++;
            } else {
                yield $key => $val;
            }
        } else {
            array_pop($gens);
            $cur--;
        }
    }
}

你像这样使用它：

foreach (nested(recursive_generator()) as $combination) {
    // your code
}

查看上面的链接。它有例子。

【讨论】：

【解决方案7】：

简答：递归生成器很简单。穿过树的例子：

class Node {

    public function getChildren() {
        return [ /* array of children */ ];
    }

    public function walk() {
        yield $this;

        foreach ($this->getChildren() as $child) {
            foreach ($child->walk() as $return) {
                yield $return;
            };
        }
    }
}

就是这样。

关于斐波那契的长答案：

Generator 是与foreach (generator() as $item) { ... } 一起使用的东西。但是 OP 希望 fib() 函数返回 int，但同时他希望它返回 generator 以在 foreach 中使用。这很混乱。

可以为斐波那契实现递归生成器解决方案。我们只需要在fib() 函数中放置一个循环，该循环实际上将yield 序列的每个成员。由于generator应该和foreach一起使用，看起来真的很奇怪，而且我认为它不是有效的，但这里是：

function fibGenerator($n) {
    if ($n < 2) {
        yield $n;
        return;
    }

    // calculating current number
    $x1 = fibGenerator($n - 1);
    $x2 = fibGenerator($n - 2);
    $result = $x1->current() + $x2->current();

    // yielding the sequence
    yield $result;
    yield $x1->current();
    yield $x2->current();

    for ($n = $n - 3; $n >= 0; $n--) {
        $res = fibGenerator($n);
        yield $res->current();
    }
}

foreach (fibGenerator(15) as $x) {
    echo $x . " ";
}

【讨论】：

【解决方案8】：

我为斐波那契数提供了两种解决方案，带递归和不带递归：

function fib($n)
{
    return ($n < 3) ? ($n == 0) ? 0 : 1 : fib($n - 1) + fib($n - 2);
}
function fib2()
{
    $a = 0;
    $b = 1;
    for ($i = 1; $i <= 10; $i++)
    {
        echo $a  . "\n";
        $a = $a + $b;
        $b = $a - $b;
    }
}

for ($i = 0; $i <= 10; $i++)
{
    echo fib($i) . "\n";
}

echo fib2();

【讨论】：