前言
上一篇分享了：C語言精華知識：表驅動法編程實踐
這一篇再分享一個查表法經典的例子。
我們怎麼衡量一個函數/代碼塊/算法的優劣呢？這需要從多個角度看待。本篇筆記我們先不考慮代碼可讀性、規範性、可移植性那些角度。
在我們嵌入式中，我們需要根據實際資源的情況來設計我們的代碼。
比如當我們能用的存儲器空間極其有限的情況，我之前就有遇到這樣子的情況，我能用的flash空間只有4KB，但是要實現的功能很多，稍微不注意就超了，這種情況下我們就得多考慮程序佔用方面的問題。
如果我們的存儲器空間很足，有時候可以犧牲一些存儲器空間來換取我們程序的運行速度。查表法就是以空間換取時間的典型例子。下面看一個經典的例子：
基礎例子
編寫程序統計一個4bit數據（0x0~0x0F）中1的個數。這裏提供兩種方法：
1、方法一：常規法
常規法就是依次判斷這個4bit的數據的每一位是否爲1，並用一個計數變量把1的個數記錄下來：
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#include <stdio.h>
/* 測試結果 */
struct test_res
{
unsigned int data; /* 數據 */
unsigned int count; /* 數據中1的個數 */
};
struct test_res get_test_res(unsigned int data)
{
/* 保存測試結果 */
struct test_res res;
/* 保證數據總會在0~0xf之間 */
unsigned int temp = data & 0xf;
res.count = 0;
res.data = temp;
/* 循環判斷每一位 */
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
if (temp & 0x01)
{
res.count++;
}
temp >>= 1;
}
return res;
}
int main(void)
{
struct test_res res = {0};
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
res = get_test_res(i);
printf("%2d中二進制位爲1的個數有%d\n", res.data, res.count);
}
return 0;
}
運行結果：
unsigned int temp = data & 0xf; 語句就是爲了保證數據都是在0x0~0xf之間，即0~15爲一個週期，如果輸入的數據爲16，則當做0來看待，輸入的數據爲17，則當做1來看待……
2、方法二：查表法
這個例子也可以用查表法來做，把0x0~0xF中的所有數據中每個數據的1的個數都記錄下來，存放到一個表中。
這樣一來，數據與數據中1的個數就建立起了一一對應關係，我們就可以通過數組索引來獲取我們想要的結果：
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int table[16] = {0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4};
struct test_res get_test_res(unsigned int data)
{
/* 保存測試結果 */
struct test_res res;
/* 保證數據總會在0~0xf之間 */
unsigned int temp = data & 0xf;
/* 獲取結果 */
res.data = temp;
res.count = table[temp];
return res;
}
常規法使用for循環的方式來實現，缺點是佔用了不少處理器的時間；查表法的優點彌補了常規法的不足，但是額外佔用了一些靜態空間。
這裏針對這個應用而言處理的數據還是比較簡單的，數據範圍只是0x0~0xF之間，所以這兩種方式可能也都差不多。
那如果以上題目稍微改一下：編寫程序統計一個8bit、16bit數據中1的個數。查表法換取的時間就比較明顯了。
延伸例子
下面我們先來看一下編寫程序統計一個8bit（0x0~0xFF）數據中1的個數的情況。
1、常規法
把以上代碼稍微改一下就可以：
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struct test_res get_test_res(unsigned int data)
{
/* 保存測試結果 */
struct test_res res;
/* 保證數據總會在0~0xf之間 */
unsigned int temp = data & 0xff;
res.count = 0;
res.data = temp;
/* 循環判斷每一位 */
for (int i = 0; i < 16; i++)
{
if (temp & 0x01)
{
res.count++;
}
temp >>= 1;
}
return res;
}
運行結果：
2、查表法
上面的數據範圍僅僅是0x0~0xF，數據量比較少，建立數據表也比較容易。
這裏的數據量範圍變成了0x0~0xFF，比原來多了兩百多個數據，這也還可以接受，也還可以全都列出來。
但是針對這裏的這個問題有更好的方法：
在這個問題中，8bit的數據可以看做兩個4bit數據，這樣就可以共用上面4bit數據的數據表。所以我們只要把2個4bit數據的1的個數相加，就是最後的結果。
獲取8bit數據1的個數：
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struct test_res get_test_res(unsigned int data)
{
/* 保存測試結果 */
struct test_res res;
/* 保證數據總會在0~0xf之間 */
unsigned int temp = data & 0xff;
/* 獲取低4位中1的個數 */
unsigned int low_data = temp & 0xf;
unsigned int low_cnt = table[low_data];
/* 獲取高4位中1的個數 */
unsigned int high_data = (temp >> 4) & 0xf;
unsigned int high_cnt = table[high_data];
/* 結果 */
res.count = low_cnt + high_cnt;
res.data = temp;
return res;
}
同樣的，獲取16bit數據也是類似的，把16bit數據當做4個4bit數據。
針對以上這個查表法的例子我們可以總結出：
1、數據表的確定要合適。像上面8bit的情況再重新創建一個數據表把表元素列出來也還可以接受。但是如果是16bit這樣子大數據的情況，建立這麼大的數據表也不太現實。所以需要考慮如何建立一個合適的數據表。
2、需要權衡空間換取時間是否值得。像16bit這樣子大數據的情況，全部列出來的話會大幅度的增加我們的存儲開銷，這種以空間換時間的情況可能會得不償失。
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最後
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