Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 [202] 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294

заменив умножение на прибавление значения при каждой итерации цикла, это скорее всего приведет к ускорению выполнения кода. Вот пример кода, основанного на умножении:

Пример умножения с использованием индекса цикла (Visual Basic)

For i = о to saleCount - 1

commission( i ) = (i + 1) * revenue * baseCommission * discount Next

Этот код прост, но дорог, в то же время цикл можно переписать так, чтобы при каждой итерации выполнялось более дешевое сложение:

Пример замены умножения на сложение (Visual Basic)

incrementalCommission = revenue * baseCommission * discount cumulativeCommission = incrementalCommission For i = 0 to saleCount - 1

commission( i ) = cumulativeCommission

cumulativeCommission = cumulativeCommission + incrementalCommission Next

Этот вид изменения похож на купон, предоставляющий скидку со стоимости цикла. В первоначальном коде при каждой итерации выполнялось умножение выражения revenue * baseCommission * discount на счетчик цикла, увеличенный на единицу: сначала на 1, затем на 2, затем на 3 и т. д. В оптимизированном коде значение выражения revenue * baseCommission * discount присваивается переменной incrementalCommission. После этого при каждой итерации цикла значение incremental-Commission прибавляется к cumulativeCommission. При первой итерации оно прибавляется один раз, при второй - два, при третьей - три и т. д. Эффект тот же, что и при умножении incrementalCommission на 1, на 2, на 3 и т. д., но оптимизированный вариант дешевле.

Чтобы этот вид оптимизации оказался возможным, первоначальное умножение должно зависеть от индекса цикла. В данном примере индекс цикла бьш единственной изменяющейся частью выражения, поэтому мы и смогли сделать выражение более эффективным. Вот к чему это привело:

Время выполнения Время выполнения Экономия

Язык кода до оптимизации оптимизированного кода времени

С++ 4,33 3,80 12%

Visual Basic 3,54 1,80 49%

Примечание: тестирование выполнено для saleCount = 20. Все используемые в вычислении переменные были переменными с плавающей запятой.



26.3. Изменения типов данных

Изменение типов данных может быть эффективным способом сокращения кода и повышения его быстродействия. Проектирование структур данных в этой книге не рассматривается, но умеренные изменения реализации отдельных типов данных также могут повышать производительность. Ниже описано несколько способов оптимизации типов данных.

Использование целых чисел вместо чисел с плавающей запятой

Сложение и умножение целых чисел, как правило, выполняются быстрее, чем аналогичные операции над числами с плавающей запятой. Например, циклы выполняются быстрее, если индекс имеет целочисленный тип.

птштттштт:шт

Пример неэффективного цикла с индексом с плавающей запятой (Visual Basic)

Dim x As Single For x = 0 to 99

a( x ) = 0 Next

Сравните этот код с аналогичным циклом, в котором явно используется целочисленный индекс:

Пример эффективного цикла с целочисленным индексом (Visual Basic)

Dim i As Integer For i = 0 to 99

a( i ) = 0 Next

Насколько выгоден этот вид оптимизации? Вот результаты выполнения указанных фрагментов кода Visual Basic и аналогичных циклов, написанных на С++ и РНР:

Язык

Время выполнения кода до оптимизации

Время выполнения оптимизированного

Экономия времени

Соотношение

быстродействия

кода

2,80

0,801

3,5:1

5,01

4,65

Visual Basic

6,84

0,280

25:1

Использование массивов с минимальным числом измерений

Использовать массивы, имеющие несколько измерений, Шшшшшш накладно. Если вы сможете структурировать данные так, aioc йзЦ!» Ш. чтобы их можно было хранить в одномерном, а не двумер-



ном или трехмерном массиве, вы скорее всего ускорите выполнение программы. Допустим, у вас есть подобный код инициализации массива:

Пример стандартной инициализации двумерного массива (Java)

for ( row = 0; row < numRows; row++ ) {

for ( column = 0; column < numColumns; column++ ) { matrix[ row ][ column ] = 0;

При инициализации массива из 50 строк и 20 столбцов этот код выполняется вдвое дольше, чем код инициализации аналогичного одномерного массива, сгенерированный тем же компилятором Java. Вот как выглядел бы исправленный код:

Пример одномерного представления массива (Java)

for ( entry = 0; entry < numRows * numColumns; entry++ ) { matrix[ entry ] = 0;

A вот результаты тестирования этого кода и похожего кода, написанного на нескольких других языках:

Время выполнения Время выполнения оптимизированного Экономия Соотношение

Язык

кода до оптимизации

кода

времени

быстродействия

8,75

7,82

3,28

2,99

Java

7,78

4,14

6,24

4,10

1,5:1

Python

3,31

2,23

1,5:1

Visual Basic

9,43

3,22

Примечание: временные показатели, указанные для Python и РНР, получены в результате более чем в 100 раз меньшего числа итераций, чем показатели, приведенные для других языков, поэтому их непосредственное сравнение недопустимо.

Результаты этого вида оптимизации прекрасны для Visual Basic и Java, хороши для РНР и Python, но довольно заурядны для С++ и С*. Правда, время выполнения не-оптимизированного кода С* было лучшим, так что на это едва ли можно жаловаться.

Широкий разброс результатов лишь подтверждает недальновидность слепого следования любым советам по оптимизации. Не испытав методику в конкретных обстоятельствах, ни в чем нельзя быть уверенным.

Минимизация числа обращений к массивам

Кроме минимизации числа обращений к двумерным или трехмерным массивам часто выгодно минимизировать число обращений к массивам вообще. Подходящий кандидат для применения этой методики - цикл, в котором повторно ис-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 [202] 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294



0.007