Java中如何计算阶乘详解递归和迭代两种实现方式-java教程-PHP中文网

Java中如何计算阶乘详解递归和迭代两种实现方式

裘德小鎮的故事

发布： 2025-06-24 13:05:02

原创

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<p>java中计算阶乘可用递归或迭代1.递归实现：通过n! = n * (n-1)!，每次调用自身直到n=1，代码简洁但易栈溢出2.迭代实现：使用循环从1乘到n，更安全但代码稍长3.大数处理：用biginteger类避免溢出，可计算非常大的阶乘。两者比较，迭代效率更高且不易栈溢出，递归则更简洁但有深度限制。应用场景包括排列组合、泰勒公式、伽马函数和算法复杂度分析等。</p>

Java中如何计算阶乘详解递归和迭代两种实现方式

计算阶乘，简单来说，就是把一个数的所有小于等于它的正整数乘起来。Java里，我们可以用递归或者迭代两种方法来实现。递归更简洁，但容易栈溢出；迭代更安全，但代码稍微长一点。

解决方案

1. 递归实现:

递归的思路很简单，就是 n! = n * (n-1)!。每次调用自身计算 (n-1)!，直到 n=1 时返回 1。

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public class Factorial {

    public static long factorialRecursive(int n) {
        if (n < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("阶乘不能是负数");
        }
        if (n == 0 || n == 1) {
            return 1;
        }
        return n * factorialRecursive(n - 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int number = 5;
        long result = factorialRecursive(number);
        System.out.println(number + "的阶乘是: " + result);
    }
}

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注意，负数是没有阶乘的，所以要加个判断。另外，n 等于 0 或 1 的时候，阶乘都是 1，这是递归的结束条件。如果数字太大，int 可能会溢出，所以这里用了 long。

2. 迭代实现:

迭代就是用循环来做。从 1 开始，一直乘到 n。

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public class Factorial {

    public static long factorialIterative(int n) {
        if (n < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("阶乘不能是负数");
        }
        long result = 1;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            result *= i;
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int number = 5;
        long result = factorialIterative(number);
        System.out.println(number + "的阶乘是: " + result);
    }
}

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跟递归一样，也要处理负数的情况，然后用一个循环计算累乘的结果。

递归和迭代哪种方式效率更高？

一般来说，迭代效率更高。递归需要不断调用自身，涉及到函数压栈和出栈的操作，开销比较大。而且，如果递归深度太深，很容易导致栈溢出。迭代就简单多了，就是一个循环，没有额外的开销。

当然，有些情况下，递归的代码更简洁易懂。比如，解决一些树形结构的问题时，递归往往是更自然的选择。但是，如果对性能有要求，或者担心栈溢出，迭代是更好的选择。

如何处理大数的阶乘计算？

如果计算的阶乘非常大，long 类型也可能溢出。这时候，就需要用 BigInteger 类来处理。BigInteger 可以表示任意大小的整数，不用担心溢出的问题。

import java.math.BigInteger;

public class Factorial {

    public static BigInteger factorialBigInteger(int n) {
        if (n < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("阶乘不能是负数");
        }
        BigInteger result = BigInteger.ONE;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            result = result.multiply(BigInteger.valueOf(i));
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int number = 50;
        BigInteger result = factorialBigInteger(number);
        System.out.println(number + "的阶乘是: " + result);
    }
}

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这里，我们把初始值设为 BigInteger.ONE，然后用 multiply 方法做乘法。BigInteger.valueOf(i) 可以把 int 类型的 i 转换成 BigInteger 类型。