Question

我正在使用VC ++ 2010.我编写了一个简短的程序，以便在长整数数组中获得100万个数字的Collatz猜想链，并获得最高的数字序列。当我尝试运行代码时，我得到堆栈溢出异常。

我应该如何解决这个问题？

//Might have took un-needed headers
#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
#include "iostream"
#include "fstream"
#include "string"
#include "list"
using namespace std;


//traverse the array for max term 
long int max_array(long int a[], long int num_elements)
{
    long int i, max=-32000;
    for (i=0; i<num_elements; i++)
    {
        if (a[i]>max)
        {
            max=a[i];
        }
    }
    return(max);
}

//recursive function to calculate and count based on Collatz_conjecture
long int Collatz( long int c1, long int currentcounter)
{
    if ( c1 == 1) return currentcounter;
    if ( c1 % 2 ==0)
    {
        currentcounter++;
        Collatz (c1/2, currentcounter);
    }
    else
    {
        currentcounter++;
        Collatz((3*c1)+1, currentcounter);
    }
}

void main()
{   
    long int  totalcounter[1000000]={0},t1,max;

    for (long  int i=1;i<1000001;i++)
    {
        totalcounter[i]++;
        totalcounter[i]=Collatz(i,totalcounter[i]); 
        printf("Collatz count of no: %li is %li \n",i,totalcounter[i]);
    }
    max = max_array(totalcounter, 1000000);
    printf("The max is %d\n", max);
}

Answer 1

堆栈内存由自动变量和递归函数调用消耗。你使用大量的两者。

您可以使用迭代（Way to go from recursion to iteration）替换递归，并且可以使用堆分配的自变量（巨型数组）替换（使用new）。

这两件事都应该对你有所帮助。只需确保当你使用堆积分配堆栈的Collatz功能的迭代方法时，你就不会再遇到同样的问题了！

Answer 2

堆栈通常是固定的，相当小的大小 - 可能是几兆字节。您正在做两件容易导致堆栈使用过多的事情：

创建几兆字节的自动数组
调用递归函数，递归深度没有界限;除非编译器能够将函数优化为循环，否则每个递归调用都会创建一个新的堆栈帧，因此如果Collatz路径太长，您将耗尽堆栈。

第一个可以通过使用计数器的动态数组来修复：

std::vector<long int> totalcounter;

或者不存储所有结果，只是每次迭代后找到的最大结果。

第二个可以通过检查编译器是否优化递归或者迭代实现来修复;这样的事情（未经测试）：

long int Collatz(long int c1)
{
    long int counter = 0;
    while (c1 != 1) {
        ++counter;
        c1 = (c1 % 2 == 0) ? c1/2 : 3*c1+1;
    }
    return counter;
}

（如果您决定保留递归实现，那么您需要通过引用传递currentcounter，或者使用每个递归调用的返回值更新它，并记住在所有情况下都返回一个值此外，main()中的数组索引应该从0运行到N-1，而不是从1到N。main()必须返回{ {1}}，但如果您愿意，可以省略int语句。

Answer 3

在为大量数字计算Collatz链时，你会溢出long int。我认为这就是你的递归函数出错的原因。尝试将c1参数更改为64位类型，例如long long。

我刚试过这个，当你达到值704511时，链的范围高达56991483520.顺便说一下，这是Project Euler问题14。

编辑：

将数组totalcounter[]的声明移到main()函数之外，使其成为全局变量。对于堆栈上的自动存储来说，它太大了（~4MB）。其他替代方案是动态分配数组或使用std::vector。

您的代码工作示例here。

C / C ++ Stackoverflow错误，数组为100万

3 个答案: