具有Integer對象的Java遞歸方法StackOverflowError

Question

我一直在嘗試制作一個斐波那契數字返回器（假設輸入n返回斐波那契序列中索引位置n的元素）。 我試圖使其既遞歸又具有較低的空間復雜度（我不實例化任何新變量）。 我將Integer對象用作值，盡管我知道它們的值會溢出（它們返回負值），但這實際上是故意的（出於教育目的）。 該功能之所以稱為smartestFib，是因為它的空間復雜度低於我的其他功能。

當我將smartestFib（n）的值設置為130或更高時，就會出現問題。 對於129或更低的版本，它工作得很好（考慮到溢出），但是對於130或更高版本，它給出了例外。 主要問題是我無法找出異常的真正含義：它顯示了太多錯誤，導致我看不到第一個錯誤，因此不知道確切的錯誤是什么。 因為我不知道錯誤的類型，所以我無法捕獲它。

我的代碼是：

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);
    }
}

對於這個問題，我將不勝感激，因為問題的任意性使我相信這是我不知道的技術問題，也不知道在哪里尋找。 提前非常感謝。

編輯：顯然這可能是一個StackOverflowError，非常感謝！ 但是現在我想知道，我是否還有其他功能，具有更高的空間復雜度，並且它們沒有這個問題。 怎么樣？

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);
    }
}

我不明白為什么這個不會引起問題，而我的新的卻會引起問題。

Answer 1

遞歸程序通過再次調用相同的方法並獲得收益（即通過調用該方法的線程創建越來越多的stackframes ）來工作，並在達到默認堆棧大小之后，將得到stackoverflowerror 。

因此，要解決此問題，您需要通過傳遞-Xss作為JVM參數來增加堆棧大小，您可以在此處查看 。

我還有其他功能，具有更高的空間復雜度，而且它們沒有此問題。 怎么樣？

因此，第一和第二程序之間的區別如下：

區別在於，一個使用Boxing（當對goalNum變量使用Integer類型時），另一個使用原始int ；當您使用Boxing時，這會導致性能問題，並且程序無法完成。

因此，將您的goalNum變量從Integer類型更改為int ，然后它可以工作（我測試過）：

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，總而言之，請始終避免不必要的裝箱/拆箱（從原語轉換為包裝器類型，即從int為Integer ），這在您運行大量計算時（例如在遞歸中）變得更加重要 。 您可以在此處查找有關拳擊如何導致執行問題的更多信息。

Answer 2

堆棧溢出不是基於例程的空間復雜度。 這意味着您已經使用了調用堆棧上的空間。 每個活動函數調用都占用一些堆棧空間，跟蹤傳入和傳回的值，並經常進行上下文切換空間（寄存器值等）。

SmarterFib傳遞一個整數（一個字）和一個數組（一個字作為參考；總內存使用量為N （目標）字，外加幾個字的開銷）。 堆棧上總共有2N個字。

SmartestFib為每個調用傳遞四個整數，即堆棧上的4N個字。

我通常不希望它們對運行時的堆棧有完全不同的要求：如果SmartestFib在N = 130時將堆棧炸毀，我希望SmarterFib在N = 260之前就將其炸毀（有固定的通話開銷）。