c# - 递归比迭代快

Question

我已经在 C# 中实现了一个四叉树，并且遇到了一个奇怪的事件，递归似乎比迭代执行得更好，尽管看起来应该相反。

我的节点是这样的:

class QuadNode
{
    private QuadNode topLeft;
    private QuadNode topRight;
    private QuadNode bottomRight;
    private QuadNode bottomLeft;
    // other fields...
}

为了遍历树，我使用了以下在根节点上调用的递归方法:

Traverse()
{
    // visit 'this'

    if (topLeft != null)
        topLeft.Traverse();
    if (topRight != null)
        topRight.Traverse();
    if (bottomRight != null)
        bottomRight.Traverse();
    if (bottomLeft != null)
        bottomLeft.Traverse();
}

主要是出于兴趣，我尝试创建一种遍历树的迭代方法。

我向每个节点添加了以下字段:private QuadNode next，当我创建树时，我使用队列执行广度优先遍历，链接 next每个节点的字段到行中的下一个节点。本质上，我从树的节点创建了一个单链表。
此时我可以使用以下方法遍历树:

Traverse()
{
    QuadNode node = this;
    while (node != null)
    {
        // visit node

        node = node.next;
    }
}

在测试了每种方法的性能后，我非常惊讶地发现迭代版本始终明显比递归版本慢。我已经在大树和小树上进行了测试，递归方法总是更快。 (我使用秒表进行基准测试)
我已经确认这两种方法都成功遍历了整个树，并且迭代版本只按计划访问每个节点一次，因此它们之间的链接没有问题。

在我看来，迭代版本的性能会更好……这可能是什么原因造成的？关于为什么递归版本更快，我是否忽略了一些明显的原因？

_{我正在使用 Visual Studio 2012 并在 Release 下编译，任何 CPU(首选 32 位未选中)。}

编辑:
我打开了一个新项目并创建了一个简单的测试，这也证实了我的结果。
这是完整的代码:http://pastebin.com/SwAsTMjQ
代码没有注释，但我认为它是非常 self 记录的。

Answer 1

缓存位置正在扼杀速度。尝试:

public void LinkNodes()
{
    var queue = new Queue<QuadNode>();
    LinkNodes(queue);

    QuadNode curr = this;

    foreach (var item in queue)
    {
        curr.next = item;
        curr = item;
    }
}

public void LinkNodes(Queue<QuadNode> queue)
{
    queue.Enqueue(this);

    if (topLeft != null)
        topLeft.LinkNodes(queue);
    if (topRight != null)
        topRight.LinkNodes(queue);
    if (bottomRight != null)
        bottomRight.LinkNodes(queue);
    if (bottomLeft != null)
        bottomLeft.LinkNodes(queue);
}

现在迭代版本应该比递归版本快 30/40%。

缓慢的原因是您的迭代算法将采用广度优先而不是深度优先。您创建了元素深度优先，因此它们在内存中按深度优先排序。我的算法创建遍历列表深度优先。

(请注意，我在 LinkNodes() 中使用了一个 Queue 以使其更易于理解，但实际上您可以不这样做)

public QuadNode LinkNodes(QuadNode prev = null)
{
    if (prev != null)
    {
        prev.next = this;
    }

    QuadNode curr = this;

    if (topLeft != null)
        curr = topLeft.LinkNodes(curr);

    if (topRight != null)
        curr = topRight.LinkNodes(curr);

    if (bottomRight != null)
        curr = bottomRight.LinkNodes(curr);

    if (bottomLeft != null)
        curr = bottomLeft.LinkNodes(curr);

    return curr;
}