Потери памяти
Другая опасность рекурсии заключается в потерях памяти. При каждом вызове подпрограммы, система выделяет память для локальных переменных новой процедуры. Во время сложной последовательности рекурсивных вызовов, значительная часть времени и памяти компьютера будет уходить на выделение и освобождение памяти для этих переменных во время рекурсии. Даже если это не приведет к исчерпанию стекового пространства, время, потраченное на работу с переменными, может быть значительным.
Существует несколько способов уменьшения этих накладных расходов. Во‑первых, не следует использовать большого количества ненужных переменных. Даже если подпрограмма не использует их, VisualBasicвсе равно будет отводить память под эти переменные. Следующая версия функцииBigAddеще быстрее приводит к переполнению стека, чем предыдущая.
Private Function BigAdd(N As Double) As Double
Dim I1 As Integer
Dim I2 As Integer
Dim I3 As Integer
Dim I4 As Integer
Dim I5 As Integer
If N <= 1 Then
BigAdd = 1
Else
BigAdd = N + BigAdd (N - 1)
End If
End Function
Если вы не уверены, нужна ли переменная, используйте оператор Option Explicitи закомментируйте определение переменной. При попытке выполнить программу,VisualBasicсообщит об ошибке, если переменная используется в программе.
Вы также можете уменьшить использование стека за счет применения глобальных переменных. Если вы определите переменные в секции Declarationsмодуля вместо того, чтобы определять их в подпрограмме, то системе не понадобится отводить память при каждом вызове подпрограммы.
Лучшим решением будет определение переменных в процедуре при помощи зарезервированного слова Static. Статические переменные используются совместно всеми экземплярами процедуры, и системе не нужно отводить память под новые копии переменных при каждом вызове подпрограммы.
Необоснованное применение рекурсии
Менее очевидной опасностью является необоснованное применение рекурсии. При этом использование рекурсии не является наилучшим способом решения задачи. Приведенные выше функции факториала, наибольшего общего делителя, чисел Фибоначчи и функции BigAddне обязательно должны быть рекурсивными.
В случае факториала и наибольшего общего делителя, ненужная рекурсия является по большей части безвредной. Обе эти функции выполняются достаточно быстро для достаточно больших выходных значений. Их выполнение также не будет ограничено размером стека, если вы не использовали большую часть стекового пространства в других частях программы.
С другой стороны, применение рекурсии ухудшает алгоритм вычисления чисел Фибоначчи. Для вычисления Fib(N), алгоритм вначале вычисляетFib(N - 1)иFib(N - 2). Но для вычисленияFib(N - 1)он должен сначала вычислитьFib(N - 2)иFib(N - 3). При этомFib(N - 2)вычисляется дважды.
Предыдущий анализ этого алгоритма показал, что Fib(1)иFib(0)вычисляютсяFib(N + 1)раз во время вычисленияFib(N). Так какFib(30) = 832.040то, чтобы вычислитьFib(29), приходится вычислять одни и те же значенияFib(0)иFib(1)832.040 раз. Алгоритм вычисления чисел Фибоначчи тратит огромное количество времени на вычисление этих промежуточных значений снова и снова.
В функции BigAddсуществует другая проблема. Хотя она выполняется быстро, она приводит к большой глубине вложенности рекурсии, и очень быстро приводит к исчерпанию стекового пространства. Если бы не переполнение стека, то эта функция могла бы вычислять результаты для больших входных значений.
Похожая проблема существует и в функции факториала. Для входного значения Nглубина рекурсии для факториала и функцииBigAddравнаN. Функция факториала не может быть вычислена для таких больших входных значений, которые допустимы для функцииBigAdd. Максимальное значение факториала, которое может уместиться в переменной типаdouble, равно 170!7,257E+306, поэтому это наибольшее значение, которое может вычислить эта функция. Хотя эта функция приводит к глубокой рекурсии, она вызывает переполнение до того, как наступит переполнение стека.