前言

上一篇分享了：C語言精華知識：表驅(qū)動法編程實踐

這一篇再分享一個查表法經(jīng)典的例子。

我們怎么衡量一個函數(shù)/代碼塊/算法的優(yōu)劣呢？這需要從多個角度看待。本篇筆記我們先不考慮代碼可讀性、規(guī)范性、可移植性那些角度。

在我們嵌入式中，我們需要根據(jù)實際資源的情況來設(shè)計我們的代碼。

比如當我們能用的存儲器空間極其有限的情況，我之前就有遇到這樣子的情況，我能用的flash空間只有4KB，但是要實現(xiàn)的功能很多，稍微不注意就超了，這種情況下我們就得多考慮程序占用方面的問題。

如果我們的存儲器空間很足，有時候可以犧牲一些存儲器空間來換取我們程序的運行速度。查表法就是以空間換取時間的典型例子。下面看一個經(jīng)典的例子：

基礎(chǔ)例子

編寫程序統(tǒng)計一個4bit數(shù)據(jù)（0x0~0x0F）中1的個數(shù)。這里提供兩種方法：

1、方法一：常規(guī)法

常規(guī)法就是依次判斷這個4bit的數(shù)據(jù)的每一位是否為1，并用一個計數(shù)變量把1的個數(shù)記錄下來：

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#include?<stdio.h>/*?測試結(jié)果?*/ struct?test_res {unsigned?int?data;??/*?數(shù)據(jù)?????????*/unsigned?int?count;?/*?數(shù)據(jù)中1的個數(shù)?*/ };struct?test_res?get_test_res(unsigned?int?data) {/*?保存測試結(jié)果?*/struct?test_res?res;/*?保證數(shù)據(jù)總會在0~0xf之間?*/unsigned?int?temp?=?data?&?0xf;??res.count?=?0;res.data?=?temp;/*?循環(huán)判斷每一位?*/for?(int?i?=?0;?i?<?4;?i++){if?(temp?&?0x01){res.count++;}temp?>>=?1;}return?res; }int?main(void) {struct?test_res?res?=?{0};for?(int?i?=?0;?i?<?32;?i++){res?=?get_test_res(i);printf("%2d中二進制位為1的個數(shù)有%d\n",?res.data,?res.count);}return?0; }

運行結(jié)果：

unsigned int temp = data & 0xf; 語句就是為了保證數(shù)據(jù)都是在0x0~0xf之間，即0~15為一個周期，如果輸入的數(shù)據(jù)為16，則當做0來看待，輸入的數(shù)據(jù)為17，則當做1來看待……

2、方法二：查表法

這個例子也可以用查表法來做，把0x0~0xF中的所有數(shù)據(jù)中每個數(shù)據(jù)的1的個數(shù)都記錄下來，存放到一個表中。

這樣一來，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中1的個數(shù)就建立起了一一對應關(guān)系，我們就可以通過數(shù)組索引來獲取我們想要的結(jié)果：

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int?table[16]?=?{0,?1,?1,?2,?1,?2,?2,?3,?1,?2,?2,?3,?2,?3,?3,?4};struct?test_res?get_test_res(unsigned?int?data) {/*?保存測試結(jié)果?*/struct?test_res?res;/*?保證數(shù)據(jù)總會在0~0xf之間?*/unsigned?int?temp?=?data?&?0xf;??/*?獲取結(jié)果?*/res.data?=?temp;res.count?=?table[temp];return?res; }

常規(guī)法使用for循環(huán)的方式來實現(xiàn)，缺點是占用了不少處理器的時間；查表法的優(yōu)點彌補了常規(guī)法的不足，但是額外占用了一些靜態(tài)空間。

這里針對這個應用而言處理的數(shù)據(jù)還是比較簡單的，數(shù)據(jù)范圍只是0x0~0xF之間，所以這兩種方式可能也都差不多。

那如果以上題目稍微改一下：編寫程序統(tǒng)計一個8bit、16bit數(shù)據(jù)中1的個數(shù)。查表法換取的時間就比較明顯了。

延伸例子

下面我們先來看一下編寫程序統(tǒng)計一個8bit（0x0~0xFF）數(shù)據(jù)中1的個數(shù)的情況。

1、常規(guī)法

把以上代碼稍微改一下就可以：

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struct?test_res?get_test_res(unsigned?int?data) {/*?保存測試結(jié)果?*/struct?test_res?res;/*?保證數(shù)據(jù)總會在0~0xf之間?*/?unsigned?int?temp?=?data?&?0xff;??res.count?=?0;res.data?=?temp;/*?循環(huán)判斷每一位?*/for?(int?i?=?0;?i?<?16;?i++){if?(temp?&?0x01){res.count++;}temp?>>=?1;}return?res; }

運行結(jié)果：

2、查表法

上面的數(shù)據(jù)范圍僅僅是0x0~0xF，數(shù)據(jù)量比較少，建立數(shù)據(jù)表也比較容易。

這里的數(shù)據(jù)量范圍變成了0x0~0xFF，比原來多了兩百多個數(shù)據(jù)，這也還可以接受，也還可以全都列出來。

但是針對這里的這個問題有更好的方法：

在這個問題中，8bit的數(shù)據(jù)可以看做兩個4bit數(shù)據(jù)，這樣就可以共用上面4bit數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表。所以我們只要把2個4bit數(shù)據(jù)的1的個數(shù)相加，就是最后的結(jié)果。

獲取8bit數(shù)據(jù)1的個數(shù)：

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struct?test_res?get_test_res(unsigned?int?data) {/*?保存測試結(jié)果?*/struct?test_res?res;/*?保證數(shù)據(jù)總會在0~0xf之間?*/unsigned?int?temp?=?data?&?0xff;??/*?獲取低4位中1的個數(shù)?*/unsigned?int?low_data?=?temp?&?0xf;unsigned?int?low_cnt?=?table[low_data];/*?獲取高4位中1的個數(shù)?*/unsigned?int?high_data?=?(temp?>>?4)?&?0xf;unsigned?int?high_cnt?=?table[high_data];/*?結(jié)果?*/res.count?=?low_cnt?+?high_cnt;res.data?=?temp;return?res; }

同樣的，獲取16bit數(shù)據(jù)也是類似的，把16bit數(shù)據(jù)當做4個4bit數(shù)據(jù)。

針對以上這個查表法的例子我們可以總結(jié)出：

1、數(shù)據(jù)表的確定要合適。像上面8bit的情況再重新創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)表把表元素列出來也還可以接受。但是如果是16bit這樣子大數(shù)據(jù)的情況，建立這么大的數(shù)據(jù)表也不太現(xiàn)實。所以需要考慮如何建立一個合適的數(shù)據(jù)表。

2、需要權(quán)衡空間換取時間是否值得。像16bit這樣子大數(shù)據(jù)的情況，全部列出來的話會大幅度的增加我們的存儲開銷，這種以空間換時間的情況可能會得不償失。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的空间换时间，查表法的经典例子的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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