如何避免此代碼中的堆棧溢出（遞歸函數）

Question

我正在嘗試解決編程競賽問題。 我在這個部門幾乎是個菜鳥（我想我有很多東西要學）。 我試圖解決這個問題，其中包括讀取2D數組（ nxm ）並找出其中的斑點。 斑點由連續的亮像素（由#表示）形成。 未點亮的像素（以.表示）。 我試圖通過使用遞歸方法Blob::form()找到一個blob。 示例輸入可能看起來像這樣

1
6 6
#...#.
.#.#.#
##..#.
......
.#.#.#
#...#.

我匆忙想出了解決方案。 而且不多。 但是像往常一樣，它在最壞的情況下失敗n = m = 1000並且所有字符都是# 。 此版本的1000 x 1000：

1
3 3
###
###
###

我認為的問題是堆棧溢出。 我發現程序在形成Blob時崩潰。

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;
int pat[1000][1000],n,m;
char a[1000][1000];

struct point
{
    int x,y;
};

bool inBounds(point p)
{
    if(p.x < n && p.x >=0 && p.y < m && p.y >= 0) return true;
    else return false;
}
bool isAblob(int i,int j)
{
    point p[8];
    p[0].x = i-1; p[0].y =  j;
    p[1].x = i+1; p[1].y =  j;
    p[2].x = i+1; p[2].y =  j+1;
    p[3].x = i-1; p[3].y =  j-1;
    p[4].x = i-1; p[4].y =  j+1;
    p[5].x = i+1; p[5].y =  j-1;
    p[6].x = i; p[6].y =  j-1;
    p[7].x = i; p[7].y =  j+1;

    for(int k=0;k<8;k++)
    {
        if(inBounds(p[k]))
        {
            if(a[p[k].x][p[k].y] == '#') return true;
        }
    }
    return false;
}


class Blob
{
public:
    long long int pow;

    Blob(int i, int j)
    {
        this->pow = 0;
        point po;
        po.x=i;
        po.y=j;
        this->form(&po);
    }

    int getPow()
    {
        return this->pow;
    }

    void form ( point *p)
    {
        if(inBounds(*p))
        {
            if(a[p->x][p->y] == '#' && !pat[p->x][p->y])
            {
                a[p->x][p->y] = 1;
                this->pow++;
                point *e = new point;
                e->x = p->x-1; e->y =  p->y;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x+1; e->y =  p->y;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x+1; e->y =  p->y+1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x-1; e->y =  p->y-1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x-1; e->y =  p->y+1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x+1; e->y =  p->y-1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x; e->y =  p->y-1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x; e->y =  p->y+1;
                if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
            }
        }
        return;
    }
};

int main()
{
    int t;

    cin >> t;
    for (int q = 0; q < t; q++)
    {
        cin >> n >> m;
        int bnum = 0;
        Blob *b[(n*m)/2];
        vector <int> pows;
        cin.get();
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            for(int j = 0; j<m;j++)
            {
                a[i][j] = cin.get();
                pat[i][j] = 0;
            }
            cin.get();
        }


        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            for(int j = 0; j<m;j++)
            {
                if(a[i][j] == '#' && pat[i][j] == 0)
                {
                    if(isAblob(i,j))
                    {
                        bnum++;
                        b[bnum] = new Blob(i,j);
                        pows.push_back(b[bnum]->getPow());
                    }
                    else continue;
                }
                else continue;
            }
        }
        sort(pows.begin(),pows.end());
        cout << endl << bnum;

        for(int i=1;i<=bnum;i++)
        {
            if(i==1) cout << endl;
            if(i!=1) cout << " ";
            cout << pows[i-1];
        }
    }
}

我確信我的代碼有錯誤並且效率低下。 我想知道是否有人可以讓我深入了解將來如何避免這些問題。 更好的實現方式也可能會有所幫助。 但是我正在尋找的是避免將來發生堆棧溢出的提示。

Answer 1

在我看來，整數矩陣pat[][]已初始化為全零，在多個位置進行了測試，但從未設置為其他任何值。 因此，Blob構造函數調用form() ，它幾乎無條件地調用自身，直到發生崩潰為止。 我說“幾乎”是因為還有其他條件導致遞歸調用，但是最后一個檢查（ pat的值）始終會成功。

我可能讀得太快了，如果是的話，我會謙卑地跳動。 ;-)

Answer 2

在不更改程序邏輯的情況下避免遞歸的一種簡單方法是直接使用堆棧數據結構，而不是通過調用堆棧。

這是Blob類的修改后的版本，它在表單函數中使用std :: stack ：

class Blob
{
public:
    long long int pow;

    Blob(int i, int j)
    {
        this->pow = 0;
        point po;
        po.x=i;
        po.y=j;
        this->form(po);
    }

    int getPow()
    {
        return this->pow;
    }

    void form (point p)
    {
        std::stack<point> s;
        s.push(p);

        while (!s.empty())
        {
            p=s.top();
            s.pop();

            if (!inBounds(p))
                continue;

            if(a[p.x][p.y] == '#' && !pat[p.x][p.y])
            {
                a[p.x][p.y] = 1;
                this->pow++;
                point e;
                e.x = p.x-1;    e.y =  p.y;     if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x+1;    e.y =  p.y;     if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x+1;    e.y =  p.y+1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x-1;    e.y =  p.y-1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x-1;    e.y =  p.y+1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x+1;    e.y =  p.y-1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x;      e.y =  p.y-1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x;      e.y =  p.y+1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
            }

        }
    }
};

請注意，這也可以修復內存泄漏。

通常，您要解決的問題似乎是找到具有正方形鄰域的“連接的組件”。 通常，您可以使用不相交的數據結構來解決此問題，不需要堆棧或遞歸，這樣一來，您只需掃描一次字段即可獲得所有連接組件的大小，而不僅僅是檢查斑點的那個。