這幾個(gè)編程小技巧，讓你代碼效率提高一個(gè)檔次

　　小伙伴們在編程過程中

　　有的人說我敲代碼又不好看還慢

　　怎么辦?

　　今天小編給大家介紹幾個(gè)編程小技巧

　　讓你的代碼迅速提高檔次

　　for循環(huán)

　　1、for循環(huán)變量初始化

　　在c語言中，我們常常這樣使用for語句：

　　for (int i = 0; i < strlen(s); i++)

　　這看起來似乎很完美，代碼也很漂亮，讓我們再看看另一種寫法：

　　for (int i = 0, len = strlen(s); i < len; i++)

　　二者唯一的不同在于后者用len變量將字符串s的長度保存了，在條件判斷時(shí)直接將i與len比較。

　　第二種方法用一個(gè)額外變量len避免了每次條件判斷都要重復(fù)執(zhí)行函數(shù)strlen(s)，而執(zhí)行該函數(shù)是非常耗時(shí)的(假設(shè)字符串的長度為n，函數(shù)執(zhí)行的復(fù)雜度為O(n))，尤其是當(dāng)for循環(huán)體的語句比較少，字符串比較長的時(shí)候。

　　在很多l(xiāng)eetcode題目中，兩種不同的寫法需要的運(yùn)行時(shí)間相差巨大。

　　同樣在C++、Java中，這種寫法for (int i = 0; i < s.length(); i++)，也是不值得推薦的，盡管C++編譯時(shí)期有的編譯器會(huì)將length()函數(shù)用內(nèi)聯(lián)或者一個(gè)確定的變量來替代，Java也會(huì)將其用“屬性”來替代，但我仍然傾向于使用后者。

　　有意思的是，在Python的語法中，for循環(huán)用這種方式來表示：

　　for i in range(len(s))

　　這就避免了重復(fù)去求字符串s的長度，這種方法既有語義感，又獲得了高性能。

　　2、變量定義位置(for循環(huán)內(nèi)部還是外部)

　　//內(nèi)部for (int i = 0; i < 10; i++){ string s = ss[i]; ...}//外部string s;for (int i = 0; i < 10; i++){ s = ss[i]; ...}

　　如果定義在內(nèi)部，每次循環(huán)都要重新定義string變量s，意味著每次循環(huán)都要調(diào)用構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù);而定義在外部每次循環(huán)只需要調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。

　　一般建議將大的對象定義到外部，提高運(yùn)行效率，把小的對象定義在里面，提高程序可讀性。

　　基本運(yùn)算和函數(shù)

　　1、在乘以2(或2的整數(shù)次冪)或除以2(或2的整數(shù)次冪)的時(shí)候盡量用位運(yùn)算來替代。

　　2、盡量減少使用除法運(yùn)算(可以適當(dāng)轉(zhuǎn)換為乘法，如條件判斷時(shí)將if (a == b / c)替換為if (a * c == b)。除法運(yùn)算需要更多的移位和轉(zhuǎn)換操作，往往需要的時(shí)間是相應(yīng)乘法的兩倍)

　　3、多使用+=、-=、*=、/=等復(fù)合運(yùn)算符，以加一為例，效率由高到低是(i++ 、 i += 1 、 i = i + 1)

　　4、多掌握一些小巧的庫函數(shù)，例如：swap, max, min, sort, qsort, ati, stoi...它們用起來方便，效率更是比一般人寫的代碼高。

　　inline、const、&修飾符

　　inline讓函數(shù)內(nèi)聯(lián)，建議編譯器將函數(shù)體代碼“復(fù)制粘貼”到函數(shù)調(diào)用處，在函數(shù)體短小，函數(shù)調(diào)用又比較頻繁的時(shí)候能有效避免因函數(shù)調(diào)用帶來的內(nèi)存開銷(因?yàn)槊恳淮握{(diào)用函數(shù)系統(tǒng)都會(huì)生成許多額外的變量)。

　　const不僅僅可以保證其修飾的變量不被修改，提高程序的穩(wěn)定性，同時(shí)也讓編譯器更好地為我們優(yōu)化代碼。

　　舉個(gè)例子：我們?nèi)绻胏onst修飾某一個(gè)常量，那么程序中所有用到該常量的地方都會(huì)用其值來代替，這樣就避免了讀取其地址而浪費(fèi)時(shí)間。

　　&修飾返回值類型和參數(shù)類型表示采取引用的方式傳遞，避免了對象賦值構(gòu)造所需的時(shí)間和內(nèi)存。

　　緩存(cache)和寄存器(register)

　　除了CPU，就是寄存器和緩存的訪問速度最高了，一般不建議我們自己定義寄存器變量和控制數(shù)據(jù)緩存，編譯器會(huì)自動(dòng)幫我們把經(jīng)常用到的一些數(shù)據(jù)放到緩存和寄存器中。

　　但是，了解一些編譯器控制數(shù)據(jù)的依據(jù)對編程也有極大幫助。一般來說，放到寄存器/緩存的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)為：用register修飾的變量，循環(huán)控制變量，auto局部變量，靜態(tài)變量，用戶自己分配的內(nèi)存數(shù)據(jù)。

　　迭代器(iterator)

　　1、訪問容器中元素的時(shí)候盡量使用迭代器而不是下標(biāo)或者指針。在剛從C語言轉(zhuǎn)到C++的那段時(shí)間，我非常不適應(yīng)迭代器的用法，總覺得下標(biāo)訪問多好，與for循環(huán)搭配在一起簡直是無敵的存在。

　　后來我才慢慢發(fā)掘出迭代器的眾多優(yōu)勢。

　　首先，迭代器訪問元素類似與指針，相對于下標(biāo)訪問不用根據(jù)下標(biāo)值計(jì)算地址，這在循環(huán)中能夠節(jié)省不少時(shí)間。

　　其次，迭代器作為指針一種延拓，能更好的代表并操作其所指的對象，而在下標(biāo)訪問中我們往往用一個(gè)int值pos來表示pos下標(biāo)下的元素，沒有面向?qū)ο缶幊痰闹庇^。再次，迭代器為我們訪問各種容器(數(shù)組，vector，list，map，queue，deque，set …)中的元素提供了統(tǒng)一的方法，其作用類似于“語法糖”，讓編程更加簡單、方便。

　　2、另外在使用迭代器的自增和自減運(yùn)算符需要注意，iterator++,和++iterator的效率有天壤之別。兩種自增方式的運(yùn)算符重載如下：

　　iterator & operator++(){ // 前增 ++*this; return (*this);}iterator operator++(int){ // 后增 iterator temp = *this; ++*this; return (temp);}

　　后增(iterator++)相對于前增(++iterator)創(chuàng)建了一個(gè)臨時(shí)迭代器temp，并將其返回，而前增直接返回原來迭代器的引用。在for循環(huán)中的頻繁自增操作中，創(chuàng)建臨時(shí)迭代器temp，以及返回temp時(shí)調(diào)用的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)所需的時(shí)間不容忽視。

　　vector容器

　　vector容器毫無疑問是C++STL使用最為頻繁的容器了，當(dāng)然這個(gè)強(qiáng)大容器的使用也包含了很多的小技巧。

　　1、在適當(dāng)時(shí)候使用emplace和emplace_back函數(shù)來替代insert和push_back函數(shù)。

　　它們之間的區(qū)別很明顯，insert和push_back函數(shù)參數(shù)是vector容器里面的模板對象，而帶emplace的函數(shù)參數(shù)是模板對象的構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)，這意味著后者將模板對象插入到vector容器的過程中不用先生成好對象，而是可以直接利用參數(shù)構(gòu)造。

　　當(dāng)然如果模板對象已經(jīng)是生成好的，那就沒有必要用emplace函數(shù)了。在很多循環(huán)遞歸迭代中，往往需要反復(fù)向vector容器中添加對象，這時(shí)候額外構(gòu)造一個(gè)對象所需要的時(shí)間和空間就不容忽視了，因此這是一個(gè)vector進(jìn)階用法的好trick。

　　2、vector容器的底層實(shí)現(xiàn)是數(shù)組，并且在當(dāng)元素大于最大容量的時(shí)候會(huì)重新生成一個(gè)更大的數(shù)組，將原來數(shù)組中的對象復(fù)制構(gòu)造到新數(shù)組中。

　　由于要重新分配大量內(nèi)存以及反復(fù)調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，這對時(shí)間和空間的開銷是巨大的。為了減少內(nèi)存的重新分配，我們可以適當(dāng)?shù)墓烙?jì)我們需要保存的元素?cái)?shù)量，并在vector初始化的時(shí)候指定其capacity。

　　這種方法很直接但也有其缺點(diǎn)，就是我們往往很難在開始的時(shí)候就估計(jì)準(zhǔn)確我們要保存的元素?cái)?shù)量(如果能，我們就直接用數(shù)組得了)。

　　一個(gè)很好的解決辦法是：將vector中保存的元素改為指針，指針指向我們真正想要保存的對象。由于指針相對于其所指向的對象來說占用內(nèi)存很小，而且在復(fù)制的時(shí)候不用調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)，因此以上提到的一些缺點(diǎn)都能很好的克服。

　　事實(shí)上，對于能夠熟練控制內(nèi)存分配的老碼農(nóng)來說，這種vector + 指針的方式是十分完美的。

　　if條件判斷

　　在進(jìn)入討論之前，我們先思考下面這個(gè)例子：

　　一個(gè)班的數(shù)學(xué)成績?nèi)缦拢?4、76、78、94、97、68、77、65、54、89…，總共有50個(gè)數(shù)據(jù)。

　　要求用程序?qū)⒎謹(jǐn)?shù)為優(yōu)秀(>=80)、良好(>=70)、及格(>=60)、不及格(>=0)四個(gè)分?jǐn)?shù)段。

　　for 所有學(xué)生分?jǐn)?shù) if 分?jǐn)?shù) < 60 歸為不及格段 else if 分?jǐn)?shù) < 70 歸為及格段 else if 分?jǐn)?shù) < 80 歸為良好段 else 歸為優(yōu)秀段

　　這個(gè)偽代碼邏輯沒有問題，但是就這個(gè)數(shù)據(jù)來看這段代碼運(yùn)行效率糟透了。

　　由于這個(gè)班的數(shù)學(xué)成績絕大多數(shù)是良好和優(yōu)秀，而這個(gè)程序需要三次if判斷才能將分?jǐn)?shù)歸為良好，三次if判斷加上一個(gè)else才能將分?jǐn)?shù)歸為優(yōu)秀，所以絕大多數(shù)前兩個(gè)if判斷是不必要的。我們將if判斷語句的順序變換下：

　　for 所有學(xué)生分?jǐn)?shù) if 分?jǐn)?shù) >= 80 歸為優(yōu)秀段 else if 分?jǐn)?shù) >= 70 歸為良好段 else if 分?jǐn)?shù) >= 60 歸為及格段 else 歸為不及格段

　　在這個(gè)偽代碼中絕大多數(shù)分?jǐn)?shù)都在前兩個(gè)if語句中完成了分段。兩者的時(shí)間效率相差巨大，實(shí)際運(yùn)行也發(fā)現(xiàn)，前者是后者運(yùn)行時(shí)間的兩倍多。

　　switch分支判斷

　　switch語句的底層實(shí)現(xiàn)主要有三種方式：轉(zhuǎn)換為if else 語句，跳轉(zhuǎn)表，樹形結(jié)構(gòu)。

　　當(dāng)分支比較小時(shí)，編譯器傾向于轉(zhuǎn)換為if else語句，當(dāng)分支比較多，分支范圍很廣時(shí)，用樹形結(jié)構(gòu)，當(dāng)分支數(shù)量不算多，分支范圍緊湊時(shí)，用跳轉(zhuǎn)表。

　　跳轉(zhuǎn)表的底層實(shí)現(xiàn)是數(shù)組映射，對條件轉(zhuǎn)換的效率為O(1)，相比于另外兩種方式優(yōu)勢明顯，因此我們應(yīng)該盡量控制分支的數(shù)量，以及讓各個(gè)分支的int型數(shù)據(jù)緊湊。

　　不知道這些技巧小伙伴們都了解了嗎?

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