C代码-内存访问/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。代码在linux内核（2.6.35）中运行

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）。但引入排序后，这个过程大大减慢了（44微秒）。排序功能本身需要 20 微秒，我不明白为什么时间会增加这么多。我使用cachegrind进行了内存分析，结果是正常的，我什至尝试禁用抢占，但仍然没有显示出任何差异。如果有人可以在这里帮助我。谢谢！

Answer 1

冒泡排序很慢，它会比较和交换您的值最多 4096*4096 = 16,777,216 次。如果您只需要 8 个最佳值，那么 1 次扫描选择肯定会更快。类似的事情。

 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，该算法的时间复杂度为 O(nm)，其中 n 是数组的大小，m 是选择的大小。最好的排序是 O((n.log2 n).m)。因此，如果 m 很小并且 n 很大，那么任何通用排序算法都无法击败它。

编辑：我添加了索引数组。

EDIT2：引入第二个来纠正我在第一个实例中遇到的基本错误。

EDIT3：注释：大小为 0 的 memmove 是允许的，并且基本上是一个 nop。

Answer 2

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