بهبود کارايي يك الگوريتم

اين را بايد هميشه در نظر گرفت که اجراي بهينه و کاراي يک قطعه‌کد يا يک الگوريتم در مصرف بهينه‌ منابع کامپيوتر نقش مهمي دارد.

براي مثال اگر دقيق بدانيم به چه مقدار فضا براي ذخيره يک داده مشخص نياز داريم و بر پايه آن نوع متغير مورد نياز خود را تعريف کنيم يا اين‌كه يکسري دستورات چندبار بايد اجرا شوند و اين دستورات چه مقدار زمان پردازشگر را مي‌گيرند، در به‌كارگيري بهينه پردازشگر نقش خواهد داشت.

به‌‌رغم اين‌که يکسري کليات بايد براي طراحي و پياده‌سازي الگوريتم لحاظ شود، اما هر مساله براي خود شرايط خاصي دارد، اما در نظر گرفتن برخي موارد به کارايي بهتر الگوريتم و قطعه کد ما کمک مي‌کند. برخي از اين موارد بدين شرح‌اند:

گاه برخي از دستورات به‌صورت ثابت چندين بار پشت سر هم اجرا مي‌شوند، اين امر بيشتردر قطعه‌کد مربوط به حلقه‌ها ديده مي‌شود.

براي نمونه، يک دستور ثابت هميشه در يک بار اجراي حلقه محاسبه مي‌شود، مي‌توان با بيرون آوردن اين دستورات به خارج از حلقه و اجراي آنها در آنجا به اجراي بهينه يک حلقه کمک کرد و از زمان پرتي که براي محاسبه اين دستور يا دستورات در هر بار اجراي حلقه صرف مي‌شود، جلوگيري کرد.

به‌طور مثال قطعه کد زير را در نظر بگيريد:

for (int i = 0; i « length; i++) {

x += 1.0;

y = (a*a*a)*x*x + b*b*i;

}

محاسبه a به توان 3 و b به توان 2يهوده است چون هميشه يک مقدار ثابت دارند ولي در هر بار اجراي حلقه محاسبه مي‌شوند.

راه حل اين است که اين مقادير يک بار بيرون حلقه اجرا شوند و در دفعات بعد از حاصل اين عبارت درون حلقه استفاده شود. اين امر سبب مي‌شود که سرعت و زمان اجراي دستورات درون حلقه نسبت به حالت اول بهتر شود.

بهينه شده کد بالا به‌صورت زير است:

power3a = a*a*a;

power2b = b*b;

for (int i = 0; i « length; i++) {

x += 1.0;

y = power3a*x*x + power2b*i;

}

p = 0;

for (int i = 0; i « length; i++) {

if (a[i] » a[p])

p = i;

max = a[p];

}

در قطعه کد بالا قطعه فرمان [max = a[p بي‌دليل در هر بار اجراي حلقه، محاسبه مي‌شود که نيازي به اين کار نيست. تنها کافيست وقتي که عنصر iم از عنصر pم کوچک‌تر بود، اجرا شود. حالا قطعه کد بالا را بازنويسي مي‌کنيم:

p = 0;

for (int i = 0; i « length; i++) {

if (a[i] » a[p]) {

p = i;

max = a[p];

}

}

for i = 1 to n-1

for j = 1 to n-1

if (a[j] » a[j+1])

exchange a[j] with a[j+1];

بهتر است به‌جاي شبه کد بالا از شبه کد زير استفاده کرد:

for i = 1 to n-1

for j = 1 to n-i

if (a[j] » a[j+1])

exchange a[j] with a[j+1]

به‌عنوان تمرين بهتر است سري به کد‌هاي قديمي نوشته خود بزنيد و آنها را بررسي کنيد و موراد بالا را لحاظ کنيد و کارائي آنها را بيازماييد.

امير بهاالدين سبط‌الشيخ