在软件设计师备考的冲刺阶段,程序设计语言中的代码优化技巧是非常重要的知识点。
一、循环优化(减少循环内计算)
1. 知识点内容
- 循环是在程序中经常使用的结构,如果在循环内部进行复杂的、不必要的计算,会大大降低程序的运行效率。例如,在一个for循环中,如果每次迭代都重新计算一个不变的常量表达式,这就是一种浪费。
- 像计算数组的长度,如果在循环条件里每次都调用获取数组长度的函数(在一些语言中),而不是在循环外先计算好这个长度值,就会增加额外的开销。
2. 学习方法
- 多做一些实际的代码练习,从简单的循环结构开始分析。比如先写一个简单的计算1到100的和的程序,在循环内故意加入一些多余的计算,然后对比优化前后的运行时间。
- 学习算法复杂度的分析知识,理解减少循环内计算对降低时间复杂度的意义。
二、条件判断优化(分支预测友好)
1. 知识点内容
- 现代处理器在进行条件判断时会进行分支预测。如果条件判断的结果比较随机,处理器可能会预测错误,从而导致性能下降。
- 例如,在一个频繁执行的循环中,有一个if - else语句,如果可以根据某些条件提前确定走哪个分支,就可以提高程序效率。
2. 学习方法
- 研究处理器的工作原理相关资料,了解分支预测的基本机制。
- 分析一些开源项目中的条件判断代码,学习如何编写更有利于分支预测的条件语句。
三、内存访问优化(局部性原理)
1. 知识点内容
- 局部性原理包括时间局部性和空间局部性。时间局部性是指如果一个数据项被访问了,那么它在不久的将来很可能再次被访问;空间局部性是指如果一个数据项被访问了,那么与它相邻的数据项也很可能很快被访问。
- 在数组操作中就体现了空间局部性,连续存储的数据在内存中的地址也是连续的,这样处理器可以一次性加载多个相邻的数据到缓存中,提高访问速度。
2. 学习方法
- 通过实际的代码调试工具来观察内存访问的情况,比如在C/C++中可以使用一些性能分析工具。
- 编写代码时遵循局部性原理,例如在处理二维数组时按行优先顺序访问而不是列优先顺序(对于按行存储的数组)。
四、不同编程语言(C/C++/Java)的特定优化策略
1. C/C++
- 在C/C++中,可以使用指针操作来提高内存访问效率。例如,通过合理地使用指向数组元素的指针,可以减少索引计算的开销。
- 利用内联函数,将一些小而频繁调用的函数内联展开,减少函数调用的开销。
2. Java
- Java中的垃圾回收机制会对性能产生影响。了解垃圾回收的工作原理,合理地管理对象的生命周期,避免不必要的对象创建和销毁。
- 使用基本数据类型的数组而不是包装类数组,在数值计算等场景下可以提高性能。
在冲刺阶段,要重点复习这些代码优化技巧的知识点。多做练习题,尤其是涉及这些优化技巧的实际代码案例。同时,要善于总结规律,将不同编程语言中的优化方法进行对比和联系,这样才能在考试中更好地应对相关题目。
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