具有Integer对象的Java递归方法StackOverflowError

Question

我一直在尝试制作一个斐波那契数字返回器（假设输入n返回斐波那契序列中索引位置n的元素）。 我试图使其既递归又具有较低的空间复杂度（我不实例化任何新变量）。 我将Integer对象用作值，尽管我知道它们的值会溢出（它们返回负值），但这实际上是故意的（出于教育目的）。 该功能之所以称为smartestFib，是因为它的空间复杂度低于我的其他功能。

当我将smartestFib（n）的值设置为130或更高时，就会出现问题。 对于129或更低的版本，它工作得很好（考虑到溢出），但是对于130或更高版本，它给出了例外。 主要问题是我无法找出异常的真正含义：它显示了太多错误，导致我看不到第一个错误，因此不知道确切的错误是什么。 因为我不知道错误的类型，所以我无法捕获它。

我的代码是：

private static int smartestFib(Integer goalNum)
{   
    if (goalNum < 2)
        return 1;
    else
        return smartestFib(goalNum-2, 0, 1,1);
}

private static int smartestFib(Integer goalNum, Integer currentNum, Integer lastValue, Integer beforeLastValue) 
{   
    if (goalNum == currentNum)
        return lastValue + beforeLastValue;
    else
    {
        return smartestFib(goalNum, currentNum + 1, lastValue+beforeLastValue,lastValue);
    }
}

对于这个问题，我将不胜感激，因为问题的任意性使我相信这是我不知道的技术问题，也不知道在哪里寻找。 提前非常感谢。

编辑：显然这可能是一个StackOverflowError，非常感谢！ 但是现在我想知道，我是否还有其他功能，具有更高的空间复杂度，并且它们没有这个问题。 怎么样？

private static int smarterFib(int goalNum)
{
    assert (goalNum >= 0): "The variable goalNum may not negative.";

    if (goalNum < 2)
        return 1;
    else
    {
        ArrayList<Integer> sequenceList = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[] {1,1}));
        return smarterFib(goalNum-2, sequenceList);
    }
}

    private static int smarterFib(int goalNum, ArrayList<Integer> priorValues) 
{
    assert (goalNum >= 0): "The variable goalNum may not negative.";
    assert (priorValues != null): "The array priorValues has not been initialized.";

    if (goalNum <= priorValues.size()-2)
        return (priorValues.get(priorValues.size()-1) + priorValues.get(priorValues.size()-2));
    else
    {
        priorValues.add(priorValues.get(priorValues.size()-1) + priorValues.get(priorValues.size()-2));
        return smarterFib(goalNum, priorValues);
    }
}

我不明白为什么这个不会引起问题，而我的新的却会引起问题。

Answer 1

递归程序通过再次调用相同的方法并获得收益（即通过调用该方法的线程创建越来越多的stackframes ）来工作，并在达到默认堆栈大小之后，将得到stackoverflowerror 。

因此，要解决此问题，您需要通过传递-Xss作为JVM参数来增加堆栈大小，您可以在此处查看 。

我还有其他功能，具有更高的空间复杂度，而且它们没有此问题。 怎么样？

因此，第一和第二程序之间的区别如下：

区别在于，一个使用Boxing（当对goalNum变量使用Integer类型时），另一个使用原始int ；当您使用Boxing时，这会导致性能问题，并且程序无法完成。

因此，将您的goalNum变量从Integer类型更改为int ，然后它可以工作（我测试过）：

private static int smartestFib(int goalNum, int currentNum, 
     int lastValue, int beforeLastValue) {   
         System.out.println(goalNum);
         if (goalNum == currentNum)
             return lastValue + beforeLastValue;
         else {
            return smartestFib(goalNum, 
                   currentNum + 1, lastValue+beforeLastValue,lastValue);
        }
 }

因此，总而言之，请始终避免不必要的装箱/拆箱（从原语转换为包装器类型，即从int为Integer ），这在您运行大量计算时（例如在递归中）变得更加重要 。 您可以在此处查找有关拳击如何导致执行问题的更多信息。

Answer 2

堆栈溢出不是基于例程的空间复杂度。 这意味着您已经使用了调用堆栈上的空间。 每个活动函数调用都占用一些堆栈空间，跟踪传入和传回的值，并经常进行上下文切换空间（寄存器值等）。

SmarterFib传递一个整数（一个字）和一个数组（一个字作为参考；总内存使用量为N （目标）字，外加几个字的开销）。 堆栈上总共有2N个字。

SmartestFib为每个调用传递四个整数，即堆栈上的4N个字。

我通常不希望它们对运行时的堆栈有完全不同的要求：如果SmartestFib在N = 130时将堆栈炸毁，我希望SmarterFib在N = 260之前就将其炸毁（有固定的通话开销）。