邏輯程式碼計算最佳化

在不考慮面向物件的情況下，先讓我們先回憶下c語言中的3大結構。

1、順序結構

2、分支(條件)結構

3、迴圈結構

這三個結構任意組合構成了我們書寫的邏輯程式碼(演算法)。下面我們就根據這常用的三種結構進行調優。注意，下文中的使用的語言為JavaScript，但考慮大的是大部分語言的情況。

程式碼在計算機中實際都是一條條語句執行的，分支和迴圈結構在使用了jump語句實現了語句跳轉之後，實際上也變成了一個順序結構。如果程式碼以順序結構執行，則可以透過程式計數器自增讓程式碼順序執行。如果是jump跳轉語句則會發生定址，計算等額外步驟。

[ 彙編 ]

這裡c語言程式碼中寫了一個普通的迴圈。但是在計算機中實際執行時類似右邊goto版本的。每一個goto會加重計算機的計算，所以在考慮效能的情況下儘量使用順序結構。

最佳化迴圈

常見的迴圈有

1、while

2、for

3、do…while

注意的是迴圈中while與for是先判斷在開始迴圈，do…while是先執行一次後判斷在開始迴圈

迴圈中兩種方案調優

1、減少每次迴圈處理的事務

2、減少迴圈的次數

在迴圈判斷條件中，通常我們將某個物件的屬性進行判斷比如

實際上在計算機的語句為

初始化(一次)

一次i初始化(var i)

一次i賦值(i = 0)

判斷(n次)

i值查詢(i)

array值查詢(array)

透過array找到length(array.length)

i 與 length 比較(i < array.length)

後處理，自增(n - 1次)

i取值(i)

計算i + 1(i + 1)

將結果賦值給(i = i + 1)

這次判斷實際上有四個語句組成，在看看下面的程式碼

在這個判斷中實際上在計算機的語句為：

一次i值查詢。

一次len值查詢

透過array找到length

i 與 length 比較

這裡在單次迴圈中語句減少了一條。在多次迴圈下，將減少了n條計算機語句。

如果是簡單的數值比較我們還可以使用倒序迴圈方式

這次實際上在計算機的語句為

初始化(一次)

i初始化(var i)

array值查詢(array)

透過array找到length(array.length)

i賦值(i = array.length)

判斷(n次)

i取值(i)

計算i - 1(i - 1)

將結果賦值給(i = i - 1)

後處理，自增(n-1次)

實際上這樣的語句確實少了挺多，但是必須是在順序無關和數值比較的前提下。因為部分語言會提供數值與布林值的自動轉換(像java這麼寫就會報錯)

減少使用遞迴

談到迴圈，自然也會談到遞迴。遞迴最簡單說就是某個函式繼續呼叫某個函式，一般是自己呼叫自己。

一個程序。有資料區，堆疊，PCB等內容。堆疊的大小在程序開啟的時候基本確定，棧能儲存執行時的區域性變數，和函式呼叫資訊。如果發生遞迴，則會在棧中持續新增內容。若執行函式需要用到區域性變數，或者呼叫函式不是最後一句時。將會發生中斷。中斷後，本次執行的上下文環境也會被儲存進棧內，形成一個呼叫棧。

[ 遞迴 ]

發生一次中斷，會觸發CPU的中斷處理，儲存中斷資訊現場，指令跳轉。恢復時又會跳轉指令，恢復中斷現場資訊。如果非必要，請不要使用遞迴。

棧的大小是固定的，如果超過棧的大小，就會有爆棧的可能(著名的stack overflow)。部分語言有尾呼叫最佳化，可以讓遞迴不儲存中斷資訊。

最佳化選擇

常見的選擇有：

if…else 更適合範圍匹配

switch…case 更適合單值匹配

不管使用的是if…else還是switch…case，判斷都是按書寫的順序開始執行的。所以我們應該把最可能出現的情況放在第一位。

由於選擇結構也會觸發指令跳轉，我們應該使用巢狀的if…else，使用樹的形式，讓到達每一個結果的情況儘可能的少。