طراحی وب سایت

هر کامپیوتر برای اجرای یک قطعه برنامه نیاز به گرفتن مقداری منابع دارد، این منابع شامل حافظه مصرفی برای تعریف متغیر ها و زمان پردازش آن قطعه کد است.
این را باید همیشه در نظر گرفت که اجرای بهینه و کارای یک قطعه کد یا یک الگوریتم در مصرف بهینه منابع کامپیوتر نقش مهمی دارد.
برای مثال اگر دقیق بدانیم به چه مقدار فضا برای ذخیره یک داده مشخص نیاز داریم و بر پایه آن نوع متغیر مورد نیاز خود را تعریف کنیم یا این که یکسری دستورات چندبار باید اجرا شوند و این دستورات چه مقدار زمان پردازشگر را می گیرند، در به کارگیری بهینه پردازشگر نقش خواهد داشت.
به رغم این که یکسری کلیات باید برای طراحی و پیاده سازی الگوریتم لحاظ شود، اما هر مساله برای خود شرایط خاصی دارد، اما در نظر گرفتن برخی موارد به کارایی بهتر الگوریتم و قطعه کد ما کمک می کند. برخی از این موارد بدین شرح اند:
1- حذف بخش های اضافه در کد
گاه برخی از دستورات به صورت ثابت چندین بار پشت سر هم اجرا می شوند، این امر بیشتردر قطعه کد مربوط به حلقه ها دیده می شود.
برای نمونه، یک دستور ثابت همیشه در یک بار اجرای حلقه محاسبه می شود، می توان با بیرون آوردن این دستورات به خارج از حلقه و اجرای آنها در آنجا به اجرای بهینه یک حلقه کمک کرد و از زمان پرتی که برای محاسبه این دستور یا دستورات در هر بار اجرای حلقه صرف می شود، جلوگیری کرد.
به طور مثال قطعه کد زیر را در نظر بگیرید:
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 2یهوده است چون همیشه یک مقدار ثابت دارند ولی در هر بار اجرای حلقه محاسبه می شوند.
راه حل این است که این مقادیر یک بار بیرون حلقه اجرا شوند و در دفعات بعد از حاصل این عبارت درون حلقه استفاده شود. این امر سبب می شود که سرعت و زمان اجرای دستورات درون حلقه نسبت به حالت اول بهتر شود.
بهینه شده کد بالا به صورت زیر است:
power3a = a*a*a;
power2b = b*b;
for (int i = 0; i « length; i++) {
x += 1.0;
y = power3a*x*x + power2b*i;
}
2 ارجعات به عناصر آرایه
اگر هنگام کدنویسی دقت لازم را نداشته باشیم این محاسبات اضافه که در بالا توضیح داده شد، به پردازش عناصر یک آرایه نیز سرایت می کند و باعث کندی اجرای قطعه کد ما و اتلاف زمان پردازشگر شود.
برای مثال قطعه کد زیر را در نظر بگیرید
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 بی دلیل در هر بار اجرای حلقه، محاسبه می شود که نیازی به این کار نیست. تنها کافیست وقتی که عنصر iم از عنصر pم کوچک تر بود، اجرا شود. حالا قطعه کد بالا را بازنویسی می کنیم:
p = 0;
for (int i = 0; i « length; i++) {
if (a[i] » a[p]) {
p = i;
max = a[p];
}
}
3- عدم کارایی در نتیجه دیرکرد
گاهی پایین بودن کارایی یک قطعه کد به لحاظ آزمون های غیرضروری است. بگزارید این موضوع را با یک مثال نشان دهیم:
فرض کنید دنبال دانشجویانی با اسم “آرش” می گردیم، یک راه این است که “آرش” را با نام همه دانشجویان مقایسه کنیم و کسانی که اسم آنها “آرش” است را در یک لیست ذخیره کنیم، این راه درست است و مشکلی ندارد ولی آیا این راه یک راه بهینه برای حل مساله است؟
پاسخ خیر است، چون در بدترین حالت نام های “آرش” در انتهای لیست هستند و برای یافتن فهرست آنها نیازمند پردازش کل آرایه تا انتها است. اما راه حل برای بهبود کارایی روش بالا چیست؟
بهتر است ابتدا دانشجویان را بر اساس اسامی مرتب بکنیم و سپس دنبال دانشجویانی که اسم آنها “آرش” است بگردیم و اگر نامی بزرگ تر از “آرش” بود (مانند “آرشین”) از آنجا به بعد را مورد بررسی قرار نمی دهیم و همان جا پایان کار ماست. درست است ما یک زمان اضافی برای مرتب سازی آرایه ها صرف کردیم ولی در دفعات بعد برای داده های دیگر نیازی به این عمل نیست چون فقط یک بار داده ها مرتب می شوند و در دفعات بعدی از نتیجه مرتب سازی استفاده می شود.
یک مثال دیگر از این عدم کارایی بعضی از پیاده سازی های الگوریتم مرتب سازی حبابی (bubble sort)است.
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 به جای شبه کد بالا از شبه کد زیر 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]
به عنوان تمرین بهتر است سری به کد های قدیمی نوشته خود بزنید و آنها را بررسی کنید و موراد بالا را لحاظ کنید و کارائی آنها را بیازمایید.
امیر بهاالدین سبط الشیخ

منبع : جام جم آنلاین  تاریخ : 25   مهر   1389  شاخه : برنامه نویسی