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    [原]Go语言核心之美 4.2-递归函数

    abv123456789发表于 2016-04-05 18:57:23
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    函数是可以递归调用的,这意味着函数可以直接或者间接调用自身。对于一些问题而言,递归是一种非常有用的技术,例如处理递归的数据结构(树形结构),在3.4节中,我们就通过遍历二叉树来实现简单的插入排序,在本节中,将再次使用这种技术来处理HTML文件。

    本节后续的示例代码中使用了非标准包golang.org/x/net/html来解析HTML。golang.org/x/...目录下存放了一些由Go语言开发团队设计、维护的包,包含了网络编程、国际化文本处理、移动平台、图像处理、加密解密等,未将这些包加入到标准库的原因有两个:第一个是,有些包还处在开发中,第二个是,对于绝大多数Go语言开发者而言,这些包很少需要被使用。

    示例中调用的golang.org/x/net/html的部分api源码如下所示,html.Parse函数读入字节序列并进行解析,然后返回HTML页面树中的节点,节点的类型是html.Node类型。HTML中拥有几种类型的节点:text、comments等等,这里我们只关注<name key='value'>这种形式的节点:

    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函数会解析HTML标准输入,通过递归函数visit获得HTML元素中的链接,并打印出这些链接:

    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函数会遍历HTML的节点树,从<a href='...'>类型的元素中获取链接,然后将这些链接存入slice中,并返回该slice:

    // 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
    }
    

    为了遍历节点n的所有孩子节点,每次遇到n的孩子节点时,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的官方主页(golang.org)作为目标,运行findlinks。这里,将使用fetch的输出作为findlinks的输入。注意,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/
    

    上面的返回中,存在了多种格式的链接,之后我们会介绍如何生成这些链接的绝对路径(根路径https://golang.org)。

    在下面的函数outline中,我们将通过递归的方式遍历整个HTML节点树,并输出树的结构。在outline内部,每遇到一个HTML标签,都将其入栈,然后输出:

    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)
        }
    }
    

    有一点需要注意:虽然outline会把元素入栈,但是没有出栈操作。当outline递归调用自身时,被调用者将收到stack的拷贝,虽然被调用者可能会添加元素到该slice中,修改底层的数组,甚至重新分配一个新的数组,但是被调用者不会去修改调用者的传入的slice中的那些元素(也就是说,slice虽然会改变,但是slice中的元素只会增加,不会修改或者删除),因此当函数返回时,调用者的特有的那部分stack还是和调用前相同(后面会增加被调用的stack)。

    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]
    ...
    

    正如上面的实验中展示的,大部分HTML页面只需要几层递归就能被处理完毕,但是仍然有部分页面需要深层次的递归才能完成。

    很多编程语言使用固定大小的函数调用栈,常见的大小从64K到2MB不等,这样会限制递归的深度,因此用递归处理大量数据时,需要非常小心栈溢出问题以及安全性问题。与这些语言相反,Go使用的栈的大小是可变的,栈在初始化时会很小,然后按需增长(甚至可以增长到数G大小,取决于你的内存大小),这样我们在使用递归时不需要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>和<style>元素,因为这些元素对浏览者是不可见的。

    练习 5.4: 扩展vist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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