嵌入式Linux平臺下隨機序列算法設(shè)計

嵌入式Linux平臺下隨機序列算法設(shè)計

【摘 要】本文以多媒體播放器的隨機不重復(fù)播放機能為切入點，針對嵌入式平臺實時性要求高，處理速度不夠快，但系統(tǒng)存儲歌曲量大的特點，進行隨機序列產(chǎn)生算法的設(shè)計和實現(xiàn)，并在ARM Linux平臺下進行算法的設(shè)計檢證。

【關(guān)鍵詞】嵌入式；Linux；隨機；序列；播放 　　0 背景 　　隨著近幾年嵌入式系統(tǒng)總體能力的提升，嵌入式多媒體應(yīng)用越來越豐富。從低端的MP3播放器，中端的workman，到高端的智能手機，音樂播放功能已經(jīng)成為系統(tǒng)默認具備的功能。 　　嵌入式系統(tǒng)的存儲能力已經(jīng)跨入G時代。隨身可攜帶的歌曲數(shù)量從幾十首，已經(jīng)上升至幾百首，甚至上萬首。 　　隨機播放機能存在一種需求，要將播放列表中的歌曲隨機播放一遍，在所有歌曲都播放一遍之前，不能出現(xiàn)有重復(fù)播放的情況。 　　1 嵌入式系統(tǒng)的特點 　　嵌入式系統(tǒng)的能力現(xiàn)在雖然已經(jīng)提升不少，但和個人計算機相比較，運算能力仍然無法匹敵個人計算機。并且還存在以下幾種嵌入式系統(tǒng)特有的特點： 　　*運算數(shù)據(jù)通常不能被交換到外部存儲設(shè)備上，程序可以使用的內(nèi)存無法超過物理內(nèi)存容量。 　　*人機交互需要快速的實時響應(yīng)，耗時過長的程序給用戶較差的性能體驗。 　　*外部存儲器多為FLASH設(shè)備，寫入壽命有限制，程序設(shè)計需要盡可能減少FLASH的寫操作。 　　因此，在嵌入式系統(tǒng)中，隨機播放的算法需要在時間以及空間的設(shè)計中，獲得一個平衡，這樣才能讓用戶有最好的體驗。 　　2 算法的目標 　　*需要隨機播放的總數(shù)是可變化。 　　*在總數(shù)給定的情況下，隨機產(chǎn)生的序列不能出現(xiàn)重復(fù)。 　　*時間和空間使用是平衡的，滿足嵌入式系統(tǒng)的特點。 　　3 解決方案 　　為了能夠達成上述目標，主要采用下面幾種技術(shù)方案： 　　*將隨機序列的產(chǎn)生，分配到每一次歌曲切換的時候，而不是在初始化的過程中全部生成。 　　*將隨機序列中某一個隨機數(shù)的產(chǎn)生，分解為按照16進制數(shù)位分別產(chǎn)生，避免因為歌曲總量的提高導(dǎo)致時間出現(xiàn)指數(shù)級別的增長，盡可能控制為線性增長。 　　*采用bitmap標示已經(jīng)產(chǎn)生的隨機數(shù)。 　　*采用用時申請的方式動態(tài)申請內(nèi)存。 　　*記錄隨機序列產(chǎn)生的結(jié)果，并提供回溯查詢功能。 　　基于上面的技術(shù)方案，在本設(shè)計中將整體算法劃分為兩個部分： 　　*隨機數(shù)列產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生不重復(fù)的隨機數(shù)列。 　　*隨機數(shù)列記錄器，用于記錄已經(jīng)隨機數(shù)列，并向外部提供訪問接口。 　　4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 　　4.1 頂層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 　　頂層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(shuffle_t)包含隨機數(shù)列產(chǎn)生器和隨機數(shù)列記錄器。 　　下面是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義： 　　typedef struct _shuffle_t { 　　/* 隨機數(shù)列的最大值 */ 　　int max； 　　/* 隨機數(shù)列產(chǎn)生器 */ 　　random_t *random； 　　/* 隨機數(shù)列記錄器 */ 　　sequence_t *sequence； 　　}shuffle_t； 　　在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)關(guān)系如圖1所示。 　　圖1 頂級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖 　　4.2 隨機數(shù)列產(chǎn)生器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 　　隨機數(shù)列產(chǎn)生器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(random_t)包含三個部分： 　　*動態(tài)增長的bitmap池。 　　*優(yōu)化的16以內(nèi)的隨機數(shù)產(chǎn)生器。 　　*按數(shù)位順序產(chǎn)生，代有檢測功能的隨機數(shù)列控制器。 　　下面是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義： 　　/*雙向循環(huán)鏈表 */ 　　typedef struct _chain_t { 　　/* 前一個鏈表 */ 　　struct _chain_t *prev； 　　/* 后一個鏈表 */ 　　struct _chain_t *next； 　　}chain_t； 　　/* digit池的描述頭 */ 　　typedef struct _pool_head_t { 　　/* 雙向循環(huán)鏈表 */ 　　chain_t chain； 　　/* 當前digit池的總數(shù) */ 　　int total； 　　/* 當前digit池已使用個數(shù) */ 　　int used； 　　/* digit池首地址 */ 　　char *data； 　　}pool_head_t； 　　/* digit池總?cè)肟?*/ 　　typedef struct _pool_t { 　　/* bitmap池中，一個bitmap單位的大小 */ 　　int block_size； 　　/* bitmap池雙向鏈表的表頭 */ 　　chain_t chain； 　　}pool_t； 　　/* 16以內(nèi)隨機數(shù)產(chǎn)生器 */ 　　typedef struct _hex_random_t {

總結(jié)

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