我对“3n+1 问题”有疑问。当我调试它时

Question

我尝试解决“3n+1”问题。 当我调试我的代码时，它停留在第 12 行，计算函数。 “根据 Collat​​z 猜想，j 应该收敛到 1。”

主文件

    #include "input_output.h"
    #include <stdlib.h>
    int main() {
        int i=0, j=0;`
        int *num;
        int maxCycle;
        int length;
        input(&i, &j);
        length = j - i + 1;
        num = (int*)malloc(sizeof(int)*(j - i+1));

这是问题代码

        while (i <= j) {            
            calculate(j, num);//<- it stuck at here when i dubug it.
            j--;                    
            num++;                  
        }

        maxCycle = findMax(length, num);
        output(maxCycle);
        return 0;
    }

源文件

    #include <stdio.h>
    #include "input_output.h"
    #pragma warning (disable:4996)
    void input(int *i, int *j) {
        scanf("%d %d", i,j);    
    }

    void calculate(int j, int* num) {

        while (j > 1) {     
            if (j % 2 == 0) {   
                j = j / 2;
                *num++;         
            }

            if (j % 2 == 1) {   
                j = j * 3 + 1;  
                *num++;         
            }
        }
    }

    int findMax(int length, int * num){
        int max = 0;
        int idx = 0;
        while (idx < length) {
            if (*num > max) max = *num;
            idx++;
            num++;
        }
        return max;

    }

    void output(int maxout) {
        printf("%d", maxout);
    }

标题

    #ifndef __input_output_H__
    #define __input_output_H__

    void input(int *i, int *j);         
    void calculate(int j,int *num); 
    int findMax(int length, int* num);
    void output(int maxout);



    #endif __input_output_H__

我认为标题似乎没有问题，而且主文件也是如此。 我的源文件有问题吗？ 我想知道为什么调试器会卡在那里......

Answer 1

你的循环永远不会结束：你到达j == 1，但你继续申请3n + 1，这会让你回到4，因此你永远处于循环中：

1 -> 4 -> 2 -> 1 -> ...

---

顺便说一句：

*num++;

没有做你认为它正在做的事情。您正在递增指针，然后访问该值（未使用）。所以就好像你写了：

num++;

你应该写(*num)++。

Answer 2

问题出在j = j * 3 + 1;，如果'j' 大于1 且为奇数，'j' 会继续增加。所以它挂在calculate(int j,int *num)，因为它内部的while循环无限运行（j值将在一段时间后重置）。

编辑：

我已经积累了所有的更正并添加了代码：

main.c：

#include "input_output.h"
#include <stdlib.h>

int main()
{
        int i=0, j=0;
        int *num,*ori;                  //New pointer required to remember the start position of num
        int maxCycle;
        int length;
        input(&i, &j);
        length = j - i + 1;
        num = (int*)calloc((size_t)(j-i+1),sizeof(int));
        ori=num;
        while (i <= j)
        {
                calculate(j, num);
                j--;
                num++;
        }
        num=ori;
        maxCycle = findMax(length, num);
        num=ori;
        output(maxCycle);
        return 0;
}

输入输出.h：

#ifndef INPUT_OUTPUT_H
#define INPUT_OUTPUT_H

void input(int *i, int *j);
void calculate(int j,int *num);
int findMax(int length, int* num);
void output(int maxout);

#endif

input_output.c：

#include <stdio.h>
#include "input_output.h"
void input(int *i, int *j) {
        printf("Enter the i & j:\n");
        scanf("%d%d",i,j); 
        printf("Values entered:\ni: %d\nj: %d",*i,*j);
}

void calculate(int j, int* num) {

        while (j > 1) {     
                if (j==1)
                        break;
                if (j % 2 == 0) {   
                        j = j / 2;
                        (*num)++;         
                }
                else{   
                        j = j * 3 + 1;  
                        (*num)++;         
                }
        }

        printf("\nLength Value: %d\n",*num);
}

int findMax(int length, int * num){
        int max = 0;
        int idx = 0;
        printf("\nLength Values:\n");
        while (idx < length) {
                printf("%d ",*num);
                if (*num > max) 
                        max = *num;
                idx++;
                num++;
        }
        return max;

}

void output(int maxout) {
        printf("\nResult: %d", maxout);
}

在 linux 中编译使用：gcc input_output.c main.c -Wall -Wextra -pedantic -Wconversion -std=gnu11 -o collatz

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