C 代码 - memory 访问/抢占

Question

我写了一段代码，其中有一个数据：

unsigned char buf[4096]; // data in chunks of size 4k
unsigned counter[256];

我将每 3 个连续字节的 i/p 数据相加并存储 ans。 例如：温度[4096]； 临时[0] = buf[0] + buf[1] + buf[2]； ... 直到 4096

然后使用以下代码从 temp 的结果生成直方图：

for(i = 0; i < 4096; i++)
counter[temp[i]]++;

对直方图进行排序（冒泡排序），然后取前 8 个最常出现的值。 代码运行在 linux kernel (2.6.35)

我面临的问题是，如果我删除排序部分，执行代码所需的时间非常快（在我的笔记本电脑上为 6 微秒，使用 gettimeofday func 测量）。 但是在引入排序之后，这个过程在很大程度上减慢了（44微秒）。 排序 function 本身需要 20 微秒，我不明白为什么时间会增加这么多。 我使用 cachegrind 进行了 memory 分析，结果正常，我什至尝试禁用抢占，但仍然没有显示任何差异。 如果有人可以在这里帮助我。 谢谢！

Answer 1

冒泡排序很慢，它比较和交换您的值高达 4096*4096 = 16,777,216 次。 如果您只需要 8 个最佳值，那么选择 1 个扫描肯定会更快。 类似的东西。

 const uint_t n = 8;
 uint_t best[n] = {0};
 uint_t index[n] = {0};
 uint_t j;

 for(uint_t i=0; i<4096; i++) {

   if(counter[i] > best[n-1]) {
     for(j=n-2; j && counter[i] > best[j]; j--);           /* Find the insertion position, as our value might be bigger than the value at position n-1. */
     memmove(&best [j+1], &best[j] , (n-1 -j) * sizeof best[0]);      /* Shift the values beyond j up 1  */
     memmove(&index[j+1], &index[j], (n-1 -j) * sizeof index[0]);
     best[j] = counter[i];                                 /* Put the current best value at the top */
     index[j] = i;                                         /* Store the index in the second array to know where the best value was. */
   }
 }

这样，您只需比较一次您的值，并且memmove的成本可以忽略不计，因为您的选择数组很小。 无需对数组进行排序，此算法为 O(nm)，其中 n 是数组的大小，m 是您选择的大小。 最好的排序是 O((n.log2 n).m)。 因此，如果 m 小而 n 大，任何通用排序算法都无法击败它。

编辑：我为索引添加了数组。

EDIT2 ：引入第二个以纠正我在第一个实例中遇到的基本错误。

EDIT3 ：评论：允许使用大小为 0 的memmove ，基本上是一个 nop。

Answer 2

冒泡排序很慢... O(N^2) 复杂度...如果您想要更快的性能，请使用像堆这样的数据结构，或者在您的数组上运行快速排序算法，这两者都会给您 O (N log N) 排序过程的复杂度。 此外，这两种方法也适用于固定长度的 arrays。