Java 関数の再帰呼び出しで大量のデータを処理するにはどうすればよいですか?

大量のデータを再帰的に処理する方法には、再帰ではなくループを使用してスタック オーバーフローを回避する方法が含まれます。分割統治法を使用して、大きな問題を小さなサブ問題に分割します。 Java 仮想マシンの末尾再帰の最適化を使用して、スタックのオーバーフローを回避します。

Java 関数の再帰呼び出しが大規模なデータを処理する方法 中間。これを回避するには、再帰呼び出しの利点を維持しながら、さまざまな方法を使用して大量のデータを処理できます。

再帰の代わりにループを使用する

1 つの方法は、データを処理するために再帰呼び出しの代わりにループを使用して、再帰関数を反復関数に変換することです。これにより、関数呼び出しスタックに必要なメモリが大幅に削減され、アプリケーションのパフォーマンスが向上します。

public static int factorial(int n) {
  int result = 1;
  for (int i = 1; i <= n; i++) {
    result *= i;
  }
  return result;
}

分割統治法を使用する

もう 1 つのアプローチは、分割統治法を使用することです。これは、大きな問題を小さなサブ問題に分割します。問題を繰り返し小さな塊に分割することで、再帰呼び出しごとに処理されるデータの量を減らすことができます。

public static int mergeSort(int[] arr, int start, int end){ 
  if (start < end) {
    int mid = start + (end - start) / 2; 
    mergeSort(arr, start, mid); 
    mergeSort(arr, mid + 1, end); 
    merge(arr, start, mid, end); 
  } 
  return arr; 
}

public static void merge(int[] arr, int start, int mid, int end) { 
  int[] temp = new int[end - start + 1];  
  int left = start; 
  int right = mid + 1; 
  int k = 0; 

  while (left <= mid && right <= end) { 
    if (arr[left] < arr[right]) { 
      temp[k] = arr[left]; 
      left++; 
    } 
    else { 
      temp[k] = arr[right]; 
      right++; 
    } 
    k++; 
  } 
} 

末尾再帰の最適化

Java 仮想マシン (JVM) は末尾再帰呼び出し用に最適化されています。したがって、再帰関数が末尾再帰である場合、JVM はそれを最適化してスタック オーバーフローを回避できます。

public static int factorial(int n) {
  return factorialHelper(n, 1);
}

private static int factorialHelper(int n, int acc) {
  if (n == 0) {
    return acc;
  }
  return factorialHelper(n - 1, acc * n);
}

実践例

フィボナッチ数列の n 番目の数値を計算する関数を考えてみましょう。この関数は、再帰的手法を使用して次のように定義されます。

public static int fibonacci(int n) {
  if (n == 0) {
    return 0;
  }
  if (n == 1) {
    return 1;
  }
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

再帰的

手法の代わりに ループを使用すると、フィボナッチ関数は次の反復関数に変換できます:

public static int fibonacci(int n) {
  if (n == 0) {
    return 0;
  }
  if (n == 1) {
    return 1;
  }
  int prev = 0;
  int curr = 1;
  for (int i = 2; i <= n; i++) {
    int next = prev + curr;
    prev = curr;
    curr = next;
  }
  return curr;
}

この反復手法は、効率的にフィボナッチ大数を計算できます。スタックオーバーフローエラーのないシーケンス。

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