StackOverflowError 计算 BigInteger 的阶乘？答案

【问题标题】：StackOverflowError computing factorial of a BigInteger?StackOverflowError 计算 BigInteger 的阶乘？
【发布时间】：2012-01-24 18:57:55
【问题描述】：

我正在尝试编写一个 Java 程序来计算大数的阶乘。看来BigInteger 无法容纳这么大的数字。

下面是我写的（直截了当的）代码。

 public static BigInteger getFactorial(BigInteger num) {
      if (num.intValue() == 0) return BigInteger.valueOf(1);

      if (num.intValue() == 1) return BigInteger.valueOf(1);

      return num.multiply(getFactorial(num.subtract(BigInteger.valueOf(1))));
  }

上述程序处理的最大数量为 5022，之后程序抛出一个StackOverflowError。有没有其他办法处理？

【问题讨论】：

对于 BigInteger 数据类型来说，这不可能是最大的。 stackoverflow 异常在哪里被抛出？发布更多相关代码。
是的，使用迭代算法。 BigInteger 做得很好，getFactorial 只是吃掉了所有的堆栈空间。
@harold (+1) - 另一个我认为递归对教授大学生有害的技术的例子，至少在没有尾递归的语言中是这样。这是一项智力练习，但最终对任何有趣的事情都没有用。
递归“对任何有趣的事情都没有用”？嗯。
@JonH：堆栈溢出与数值溢出不同，num 的类型在这里无关。

标签： java algorithm stack-overflow biginteger factorial

【解决方案1】：

这里的问题看起来像是 stack overflow 与过多的 recursion （5000 次递归调用看起来是正确的调用次数来炸毁 Java call stack）而不是 BigInteger 的限制。迭代地重写阶乘函数应该可以解决这个问题。例如：

public static BigInteger factorial(BigInteger n) {
    BigInteger result = BigInteger.ONE;

    while (!n.equals(BigInteger.ZERO)) {
        result = result.multiply(n);
        n = n.subtract(BigInteger.ONE);
    }

    return result;
}

希望这会有所帮助！

【讨论】：

修改代码以使用静态常量BigInteger.ONE 和ZERO。
在算法课上，我记得在 Java 中实现极深递归 Ackermann function 时使用 Push/Pop 到堆栈以避免 StackOverflow 异常的技术，特别是对于 A(4,1) 大约需要 28在 Core2Duo T7250 上执行的分钟数。
@ee.- 您所描述的是将运行时堆栈替换为显式堆栈。虽然大多数算法的复杂性通常比递归版本高，但这是可以实现的。
@templatetypedef 我同意。当使用标准递归方法在A(4,1) 运行Ackermann function 时，Java 中的标准运行时堆栈将立即捕获 StackOverflow 异常。显式堆栈似乎解决了这个问题，尽管显式堆栈方法很复杂。

【解决方案2】：

问题不在于 BigInteger，而在于您使用了递归方法调用 (getFactorial())。

【讨论】：

【解决方案3】：

试试这个，一个迭代算法：

public static BigInteger getFactorial(int num) {
    BigInteger fact = BigInteger.valueOf(1);
    for (int i = 1; i <= num; i++)
        fact = fact.multiply(BigInteger.valueOf(i));
    return fact;
}

【讨论】：

【解决方案4】：

来自 Google 的 Guava 库具有高度优化的阶乘实现，可输出 BigInteger。 Check it out。（它会进行更平衡的乘法运算并优化掉简单的移位。）

【讨论】：

【解决方案5】：

阶乘的幼稚实现在实际情况下是行不通的。

如果您有严重的需求，最好的办法是编写一个gamma 函数（或ln(gamma) 函数），它不仅适用于整数，也适用于十进制数。记住结果，这样您就不必使用WeakHashMap 重复计算，您就可以开展业务了。

【讨论】：