ruby遞歸優(yōu)化 - 尾遞歸半夷、增加棧

遞歸很好用客情,但容易導(dǎo)致棧溢出(SystemStackError: stack level too deep)。
簡(jiǎn)單的解決方案有兩個(gè)衅谷,一個(gè)是把ruby的stack size調(diào)大椒拗,一個(gè)是用尾遞歸。

Stack level too deep

def factorial(n)
  raise InvalidArgument, "negative input given" if n < 0
  if n == 0
    1
  else
    factorial(n - 1) * n
  end
end

輸入比較小的時(shí)候会喝,代碼工作正常

 irb> factorial(1_000).to_s.size
 => 2568

但當(dāng)我們把輸入變大的時(shí)候陡叠,就會(huì)報(bào)錯(cuò)

 irb> factorial(100_000).to_s.size
 SystemStackError: stack level too deep

解決方案 - 增加棧大小

我們可以增加ruby vm的棧大小玩郊。只要設(shè)置RUBY_THREAD_VM_STACK_SIZE這個(gè)環(huán)境變量就可以了。

export RUBY_THREAD_VM_STACK_SIZE=50000000

我們還可以通過(guò)RubyVM::DEFAULT_PARAMS這條命令查看原有的值枉阵。

不過(guò)译红,這種方式也不能完全解決問(wèn)題的,更好的方式是兴溜,使用尾遞歸侦厚。

尾遞歸

ruby默認(rèn)是不支持尾遞歸的,首先我們要先開(kāi)啟配置拙徽。

RubyVM::InstructionSequence.compile_option = {
  tailcall_optimization: true,
  trace_instruction: false
}

尾遞歸的實(shí)現(xiàn)如下:

def factorial_by_tail_call(n, accumulator = 1)
  raise InvalidArgument, "negative input given" if n < 0

  return accumulator if n == 0
  return factorial_by_tail_call(n - 1, accumulator * n)
end

尾遞歸為什么沒(méi)有溢出刨沦?

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)在factorial內(nèi), factorial(n - 1) * n 必須要有n才能計(jì)算出結(jié)果膘怕,所以當(dāng)前這次執(zhí)行(procedure call)必須要存在內(nèi)存里想诅。
factorial_by_tail_call卻不一樣,factorial_by_tail_call(n - 1, accumulator * n)不依賴任何其他變量岛心,可以直接被執(zhí)行来破,其實(shí)沒(méi)必要存在內(nèi)存里,所以可以被優(yōu)化忘古。

語(yǔ)言對(duì)尾遞歸的支持情況

首先尾遞歸優(yōu)化需要解釋器的支持徘禁。

ruby也是后來(lái)才支持的,但需要手動(dòng)開(kāi)啟髓堪。

java不支持送朱,clojure雖然不支持,但用recur達(dá)到了同樣的效果干旁。

最后驶沼,上個(gè)世紀(jì)的lisp是支持尾遞歸的!

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