线程“主”java.lang.StackOverflowError 中的异常

Question

我有一段代码，但我不知道为什么它在线程“main”java.lang.StackOverflowError 中给了我异常。

这是问题：

Given a positive integer n, prints out the sum of the lengths of the Syracuse 
sequence starting in the range of 1 to n inclusive. So, for example, the call:
lengths(3)
will return the the combined length of the sequences:
1
2 1
3 10 5 16 8 4 2 1 
which is the value: 11. lengths must throw an IllegalArgumentException if 
its input value is less than one.

我的代码：

import java.util.HashMap;

public class Test {

HashMap<Integer,Integer> syraSumHashTable = new HashMap<Integer,Integer>();

public Test(){

}

public int lengths(int n)throws IllegalArgumentException{

    int sum =0;

    if(n < 1){
        throw new IllegalArgumentException("Error!! Invalid Input!");
    }   

    else{


        for(int i =1; i<=n;i++){

            if(syraSumHashTable.get(i)==null)
            {
                syraSumHashTable.put(i, printSyra(i,1));
                sum += (Integer)syraSumHashTable.get(i);

            }

            else{

                sum += (Integer)syraSumHashTable.get(i);
            }



        }

        return sum;

    }



}

private int printSyra(int num, int count){

    int n = num;

    if(n == 1){

        return count;
    }

    else{   
            if(n%2==0){

                return printSyra(n/2, ++count);
            }

            else{

                return printSyra((n*3)+1, ++count) ;

            }

    }


}
}

驱动代码：

public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
    Test s1 = new Test();
    System.out.println(s1.lengths(90090249));
    //System.out.println(s1.lengths(5));
}

。 我知道问题在于递归。如果输入的值很小，则不会发生错误，例如：5。但是当数字很大时，例如 90090249，我在线程“main”java.lang.StackOverflowError 中出现异常。感谢你的帮助。 :)

我差点忘了错误信息：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at Test.printSyra(Test.java:60)
at Test.printSyra(Test.java:65)
at Test.printSyra(Test.java:60)
at Test.printSyra(Test.java:65)
at Test.printSyra(Test.java:60)
at Test.printSyra(Test.java:60)
at Test.printSyra(Test.java:60)
at Test.printSyra(Test.java:60)

Answer 1

你的算法很好。但是 int 对您的计算来说太小了，因此输入失败：

printSyra(113383, 1);

在某些时候整数溢出到负值并且你的实现变得疯狂，无限递归。将int num 更改为long num，你会没事的 - 一段时间。稍后您将需要BigInteger。

请注意，根据维基百科Collatz conjecture（我的粗体字）：

任何小于 1 亿的初始起始数字的最长级数是 63,728,127，有 949 步。对于小于 10 亿的起始数字，它是 670,617,279，有 986 个步骤，对于小于 100 亿的数字，它是 9,780,657,630，有 1132 个步骤。

总步数等于您可以预期的最大嵌套级别（堆栈深度）。因此，即使是相对较大的数字 StackOverflowError 也不应该出现。使用BigInteger 看看这个实现：

private static int printSyra(BigInteger num, int count) {
    if (num.equals(BigInteger.ONE)) {
        return count;
    }
    if (num.mod(BigInteger.valueOf(2)).equals(BigInteger.ZERO)) {
        return printSyra(num.divide(BigInteger.valueOf(2)), count + 1);
    } else {
        return printSyra(num.multiply(BigInteger.valueOf(3)).add(BigInteger.ONE), count + 1);
    }
}

它甚至适用于非常大的值：

printSyra(new BigInteger("9780657630"), 0)  //1132
printSyra(new BigInteger("104899295810901231"), 0)  //2254

Answer 2

这是递归算法的固有问题。使递归的数量足够大，您无法真正避免堆栈溢出，除非该语言可以保证尾调用优化（Java 和大多数类似 C 的语言都不能）。真正修复它的唯一方法是“展开”递归，迭代地重写算法或使用辅助函数来模拟递归调用的状态传递，而无需实际嵌套调用。

Answer 3

一种解决方案是允许 JVM 为堆栈递归占用更多空间，使用 java -Xss 参数。它的默认值小于一兆字节，IIRC，最多可以限制为几百个递归。

更好的解决方案是在不递归的情况下重写练习：

private int printSyra(int num){
    int count = 1;    
    int n = num;    
    while(n != 1){

            if(n%2==0){    
                n = n/2;
                ++count;
            }    
            else{    
                n=(n*3)+1;
                ++count;    
            }    
    }
    return count;
}