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如何解決JavaScript堆疊記憶體不足的問題,以獲得質數?

王林
王林轉載
2023-08-27 18:01:021211瀏覽

如何解決JavaScript堆疊記憶體不足的問題,以獲得質數?

如「堆疊記憶體不足」錯誤訊息所示,當任何JavaScript程式碼所佔用的記憶體超過分配的記憶體時,就會發生這種錯誤。當我們執行任何JavaScript程式時,電腦會為JavaScript程式指派特定的記憶體。

當我們執行JavaScript或任何程式語言的程式碼時,電腦會建立一個進程並分配固定的記憶體。當程式需要更多的記憶體空間時,它會引發一個錯誤,例如堆記憶體不足。例如,如果我們建立一個大小為1020的數組,並嘗試用某個值初始化每個數組索引,堆將耗盡記憶體並引發錯誤。

在本教學中,我們將學習如何在尋找非常大的一組值的質因數時解決JavaScript堆記憶體耗盡的問題。

使用者可以按照以下範例來視覺化堆記憶體溢位錯誤。

範例(視覺化錯誤)

在下面的範例中,我們建立了getPrimeFactors()函數,該函數傳回任何數值的質因數。當我們傳遞一個小的數值(接近103)時,它運行得很完美,但是當我們傳遞一個大的數值(接近109)作為參數來找出質因數時,它會出現錯誤,瀏覽器視窗變成黑屏。

在這個例子中,由於我們使用了兩個巢狀循環來遍歷數組,所以會發生記憶體錯誤,程式的時間複雜度變成O(N2),這比分配的內存更多。

<html>
<body>
   <h2>Visualizing the <i>Process out of memory</i> while finding all prime factors of a number in JavaScript </h2>
</body>
<script>
   try {
      function getPrimeFactors(num) {
         var factor = []; 
         let primes = [];
         for (let m = 2; m <= num; m++) {
            if (!factor[m]) {
               primes.push(m);
               for (let n = m << 1; n <= num; n += m) {
                  factor[n] = true;
               }
            }
         }
         return primes;
      }
      getPrimeFactors(1212121212323)
   } catch (err) {
      console.log(err.message)
   }
</script>
</html>

在上面的範例輸出中,使用者可以觀察到堆記憶體溢位錯誤。為了擺脫這個問題,我們需要優化程式碼的時間和空間複雜度。

下面,我們將最佳化範例1中的程式碼的時間複雜度,以找到給定數字的所有唯一質因數。

文法

使用者可以按照以下語法編寫最佳化程式碼,以找到給定數值的唯一質因數。

for (let m = 2; m * m <= value; m++) {
   if (value % m === 0) {
      
      // store factor to array
      while (value % m === 0) {
         value /= m;
      }
   }
}
if (value > 2) {
   
   // store factor to array
}

在上述語法中,我們使用for迴圈進行迭代,直到m*m小於該值為止。這意味著我們進行迭代,直到該值的平方根大於m。

Steps

步驟 1 − 使用 for 迴圈進行迭代,直到值的平方根大於 m,其中 m 是 for 迴圈的初始化變數。

步驟 2 - 在 for 迴圈中,如果值可以被 m 整除,那麼表示 m 是該值的一個質因數,並將其儲存在因數數組中。

步驟 3 − 在此之後,將該值除以 m,並使用 while 迴圈多次除以 m,如果可以多次整除。在這裡,我們需要儲存唯一的質因數,所以我們只在陣列中儲存 m 的值一次。

步驟 4 - 一旦 for 迴圈的所有迭代完成,檢查值是否大於 2。如果是,則表示該值是最大的質因數,並將其儲存在陣列中。

範例(解決錯誤)

下面的範例使用陣列來儲存質因數。此外,我們已經實作了上述演算法來尋找質因數。

使用者可以嘗試找到大數值(例如1020)的唯一素因子,並查看程式碼是否能夠輸出而不出現任何錯誤。

<html>
<body>
   <h2>Solving the <i> Process out of memory </i> while finding all prime factors of a number in JavaScript</h2>
   <div id = "output"> </div>
</body>
<script>
   let output = document.getElementById('output');
   function getPrimeFactors(value) {
      let initial = value;
      var factors = [];
      for (let m = 2; m * m <= value; m++) {

         // if the value is divisible by m, it is a prime factor
         if (value % m === 0) {
            factors.push(m);

            // divide value by m until it is divisible
            while (value % m === 0) {
               value /= m;
            }
         }
      }

      // push largest prime factor at last
      if (value > 2) {
         factors.push(value); 
      }
      output.innerHTML += "The prime factors of " + initial + " are : " + factors + "<br/>";
   }
   getPrimeFactors(100000000002);
   getPrimeFactors(65416841658746141122);
</script>
</html>

Example

的中文翻譯為:

範例

在下面的範例中,我們使用了set來儲存質因數,而不是使用數組,因為我們需要取得唯一的質因數。此外,我們使用了for-of循環來列印儲存在set中的所有質因數。

<html>
<body>
   <h2>Solving the <i> Process out of memory </i> while finding all prime factors of a number in JavaScript</h2>
   <div id = "output"> </div>
</body>
<script>
   let output = document.getElementById('output');
   function getPrimeFactors(value) {
      let initial = value;
      var factors = new Set();
      for (let m = 2; m * m <= value; m++) {
         if (value % m === 0) {
            factors.add(m);
            while (value % m === 0) {
               value /= m;
            }
         }
      }
      if (value > 2) {
         factors.add(value);
      }
      output.innerHTML += "The prime factors of " + initial + " are : <br/>";

      // print values of a set
      for (let fac of factors) {
         output.innerHTML += fac + "<br/>";
      }
   }
   getPrimeFactors(44352747207453165);
</script>
</html> 

我們學會了在尋找數值的質因數時解決堆記憶體溢位錯誤。每當我們遇到堆內存溢出等錯誤時,我們需要優化我們的程式碼,就像我們在本教程中優化的那樣。

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