前言

上一篇分享了：C語言精華知識：表驅動法編程實踐

這一篇再分享一個查表法經典的例子。

我們怎么衡量一個函數/代碼塊/算法的優劣呢？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、規范性、可移植性那些角度。

在我們嵌入式中，我們需要根據實際資源的情況來設計我們的代碼。

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。下面看一個經典的例子：

基礎例子

編寫程序統計一個4bit數據（0x0~0x0F）中1的個數。這里提供兩種方法：

1、方法一：常規法

常規法就是依次判斷這個4bit的數據的每一位是否為1，并用一個計數變量把1的個數記錄下來：

左右滑動查看全部代碼>>>

#include?<stdio.h>/*?測試結果?*/ struct?test_res {unsigned?int?data;??/*?數據?????????*/unsigned?int?count;?/*?數據中1的個數?*/ };struct?test_res?get_test_res(unsigned?int?data) {/*?保存測試結果?*/struct?test_res?res;/*?保證數據總會在0~0xf之間?*/unsigned?int?temp?=?data?&?0xf;??res.count?=?0;res.data?=?temp;/*?循環判斷每一位?*/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的個數有%d\n",?res.data,?res.count);}return?0; }

運行結果：

unsigned int temp = data & 0xf; 語句就是為了保證數據都是在0x0~0xf之間，即0~15為一個周期，如果輸入的數據為16，則當做0來看待，輸入的數據為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中的所有數據中每個數據的1的個數都記錄下來，存放到一個表中。

這樣一來，數據與數據中1的個數就建立起了一一對應關系，我們就可以通過數組索引來獲取我們想要的結果：

左右滑動查看全部代碼>>>

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) {/*?保存測試結果?*/struct?test_res?res;/*?保證數據總會在0~0xf之間?*/unsigned?int?temp?=?data?&?0xf;??/*?獲取結果?*/res.data?=?temp;res.count?=?table[temp];return?res; }

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

這里針對這個應用而言處理的數據還是比較簡單的，數據范圍只是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：編寫程序統計一個8bit、16bit數據中1的個數。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計一個8bit（0x0~0xFF）數據中1的個數的情況。

1、常規法

把以上代碼稍微改一下就可以：

左右滑動查看全部代碼>>>

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

運行結果：

2、查表法

上面的數據范圍僅僅是0x0~0xF，數據量比較少，建立數據表也比較容易。

這里的數據量范圍變成了0x0~0xFF，比原來多了兩百多個數據，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的數據可以看做兩個4bit數據，這樣就可以共用上面4bit數據的數據表。所以我們只要把2個4bit數據的1的個數相加，就是最后的結果。

獲取8bit數據1的個數：

左右滑動查看全部代碼>>>

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

同樣的，獲取16bit數據也是類似的，把16bit數據當做4個4bit數據。

針對以上這個查表法的例子我們可以總結出：

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

2、需要權衡空間換取時間是否值得。像16bit這樣子大數據的情況，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。

推薦閱讀：

? ??專輯|Linux文章匯總

? ??專輯|程序人生

? ??專輯|C語言

嵌入式Linux

微信掃描二維碼，關注我的公眾號?

總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。