[英]Optimize c code to calculate pi
我已經在https://github.com/gongchengra/hacker/blob/master/c/16_pi.c上編寫了計算pi
C代碼
沒有注釋的代碼如下:
#include <stdio.h>
#define NUMBER 100000
int array_divide_number(int *array, int number, int size)
{
int i,tmp;
int modulo=0;
for(i=0;i<size;i++)
{
tmp = array[i]+modulo*10;
array[i] = tmp/number;
modulo = tmp%number;
}
return 0;
}
void print_array(int *array, int size)
{
int i,last;
for(last=size-1;last>=0;last--)
{
if(array[last] != 0)
{
break;
}
}
for(i=0;i<=last;i++)
{
printf("%d",array[i]);
}
printf("\n");
}
void copy_array(int *source, int *target, int size)
{
int i;
for(i=0;i<size;i++)
{
target[i] = source[i];
}
}
void plus_array(int *augend, int *addend, int *sum, int size)
{
int i;
for(i=size-1;i>=0;i--)
{
sum[i] = augend[i] + addend[i];
if(sum[i]>9)
{
sum[i] = sum[i] % 10;
sum[i-1]++;
}
}
}
void minus_array(int *minuend, int *subtracter, int *answer, int size)
{
int i;
for(i=size-1;i>=0;i--)
{
if(minuend[i] >= subtracter[i] || i == 0)
{
answer[i] = minuend[i] - subtracter[i];
}
else
{
if(minuend[i-1] == 0)
{
minuend[i-2]--;
minuend[i-1] = 10;
}
minuend[i-1]--;
answer[i] = 10 + minuend[i] - subtracter[i];
}
}
}
int main()
{
int i;
int flag=1;
int d5[NUMBER]={0};
int t5[NUMBER]={0};
int d239[NUMBER]={0};
int t239[NUMBER]={0};
int pi[NUMBER]={0};
d5[0]=16;
d239[0]=4;
array_divide_number(d5,5,NUMBER);
array_divide_number(d239,239,NUMBER);
//every iteration will increase three valid digitals
for(i=1;i<NUMBER*3/2;i+=2)
{
copy_array(d5, t5, NUMBER);
copy_array(d239, t239, NUMBER);
array_divide_number(t5,i,NUMBER);
array_divide_number(t239,i,NUMBER);
if(flag > 0)
{
plus_array(pi,t5,pi,NUMBER);
minus_array(pi,t239,pi,NUMBER);
}
else
{
minus_array(pi,t5,pi,NUMBER);
plus_array(pi,t239,pi,NUMBER);
}
flag = -1*flag;
array_divide_number(d5,5*5,NUMBER);
array_divide_number(d239,239*239,NUMBER);
}
print_array(pi, NUMBER);
return 0;
}
它有效,但是花費的時間太長:
$time ./16_pi.exe >pi3.log ./16_pi.exe > pi3.log 617.76s user 0.15s system 98% cpu 10:27.94 total
您可以看到,為了計算pi
100000位數字,需要花費10多分鍾的時間。 有沒有一種方法可以在不更改計算pi
的算法的情況下優化代碼(此處使用的算法為pi =(16 / 5-4 / 239)-1 / 3 *(16/5 ^ 3-4 / 239 ^ 3) + 1/5 *(16/5 ^ 5-4 / 239 ^ 5)+ ...)
優化代碼正在以某種方式改變算法(即使公式相同)。
您正在執行一些bignum運算。 Bignum算法既困難又聰明。 您應該使用像GMPlib這樣的bignum庫(它也可能會從特殊的進位傳播機器指令中獲利;主要收益是聰明的bignum算術算法),它的運行速度可能可能會比您天真的bignum例程要快。
當然,基准測試時不要忘記要求編譯器進行優化(例如gcc -O3 -Wall -mtune=native
)
FWIW,另請參見Fabrice Bellard關於Pi的頁面 。 GMP的頁面上有關於Pi的代碼 :計算100,000位數字只需要一秒鍾的時間。
聲明:本站的技術帖子網頁,遵循CC BY-SA 4.0協議,如果您需要轉載,請注明本站網址或者原文地址。任何問題請咨詢:yoyou2525@163.com.