2017年软件工程第三次作业-2效能分析

Posted 2020-10-08 方铭

要求0 以 战争与和平 作为输入文件，重读向由文件系统读入。连续三次运行，给出每次消耗时间、CPU参数

      首先，我下载ptime.exe，不知道什么原因我下载下来以后运行老出现闪退现象。一直没法使用。我就接下来开始下载visual studio 2015，但是下载了一下午就是下不下来，我也很苦恼啊，电脑还是变成了巨难用，我下载的时候大概是缺少很多插件，我也不懂了。然后通过请教学长和同学，我使用了Very Sleepy CS软件来对功能进行效能分析。

     由于我上次作业功能四没有实现，我没办法完成以战争与和平作为输入文件，重读向由文件系统读入进行效能分析，这部分功能我现在一直在研究学习，通过看C教程和视频学习字符串、排序和文件部分，单个部分会了，但是这三部分连起来写代码这三个功能我还是实现不了。

要求1 给出你猜测程序的瓶颈。你认为优化会有最佳效果，或者在上周在此处做过优化 (或考虑到优化，因此更差的代码没有写出)

     根据代码猜测瓶颈应该在排序算法上，用的快速排序，时间复杂度为O（nlogn）,如果文件大的话，把单词进行排序取前十个工作量是很大的。也是影响程序运行效率的重要部分。

void quick(struct f_word *f, int i, int j)
{
    int m, n,temp,k;                             
    char b[18];
    m = i;
    n = j;
    k = f[(i + j) / 2].num;                            
    do
    {
        while (f[m].num>k&&m<j) m++;           
        while (f[n].num<k&&n>i) n--;            
        if (m <= n)
        {                                       
            temp = f[m].num;
            strcpy(b, f[m].a);
            f[m].num = f[n].num;
            strcpy(f[m].a, f[n].a);
            f[n].num = temp;
            strcpy(f[n].a, b);
            m++;
            n--;
        }
    } while (m <= n);
    if (m<j) quick(f, m, j);                      
    if (n>i) quick(f, i, n);
}

要求2 通过 profile 找出程序的瓶颈。给出程序运行中最花费时间的3个函数(或代码片断)。要求包括截图

如下图所示：

要求3 根据瓶颈，"尽力而为"地优化程序性能。

   现在是对排序算法进行优化，在对文件进行排序时，需要排序的数量小于一个数值的时候使用直接插入排序，大于的时候使用快速排序。涉及到swapf(),med3（），vecswap（）三个函数，如下代码所示：

void swapf(struct f_word *f, int a, int b)
{
    int temp;
    char x[word_size];
    temp = f[b].num;
    strcpy(x, f[b].wd);
    f[b].num = f[a].num;
    strcpy(f[b].wd, f[a].wd);
    f[a].num = temp;
    strcpy(f[a].wd, x);
}

void vecswap(f_word *f, int a, int b, int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++, a++, b++)
        swapf(f, a, b);
}


int med3(struct f_word *f, int a, int b, int c)
{
    return f[a].num< f[b].num ? (f[b].num < f[c].num ? b : f[a].num < f[c].num ? c : a) : f[b].num > f[c].num ? b : f[a].num > f[c].num ? c : a;
}

void quick(struct f_word *f, int g, int h)
{
    int m, n, temp, k;
    char b[word_size];
    m = g;
    n = h;
    k = f[g].num; 
    if (g >= h)
        return;
    do
    {
        while (f[m].num>k&&m<h) m++;             
        while (f[n].num<k&&n>g) n--;            
        if (m <= n)
        {                                       
            temp = f[m].num;
            strcpy(b, f[m].wd);
            f[m].num = f[n].num;
            strcpy(f[m].wd, f[n].wd);
            f[n].num = temp;
            strcpy(f[n].wd, b);
            m++;
            n--;
        }
    } while (m <= n);
    quick(f, m, h);                     
    quick(f, g, n);
}

void qsort7(struct f_word *f, int p, int r)
{

    char x[word_size];
    int len = r - p + 1;
    if (p >= r)
        return;

    if (len< 7)
    {
        for (int i = p; i <= r; i++)
        {
            for (int j = i; j > p && f[j - 1].num > f[j].num; j--)
            {
                swapf(f, j, j - 1);
            }
        }
        return;
    }

    int m = p + (len >> 1);
    if (len > 7)
    {
        int l = p;
        int n = r;
        if (len > 40)
        {
            int s = len / 8;
            int s2 = 2 * s;
            l = med3(f, l, l + s, l + s2);
            m = med3(f, m - s, m, m + s);
            n = med3(f, n - s2, n - s, n);
        }
        m = med3(f, l, m, n);
    }

    int v = f[m].num;
    strcpy(x, f[m].wd);

    int a = p, b = a, c = p + len - 1, d = c;
    while (true)
    {
        while (b <= c && f[b].num <= v)
        {
            if (f[b].num == v)
                swapf(f, a++, b);
            b++;
        }
        while (c >= b && f[c].num >= v)
        {
            if (f[c].num == v)
                swapf(f, c, d--);
            c--;
        }
        if (b > c)
            break;
        swapf(f, b++, c--);
    }
    int s, n = p + len;
    s = (a - p)>(b - a) ? (b - a) : (a - p);
    vecswap(f, p, b - s, s);
    s = (d - c)>(n - d - 1) ? (n - d - 1) : (d - c);
    vecswap(f, b, n - s, s);
    if ((s = b - a) > 1)
        qsort7(f, p, s + p - 1);
    if ((s = d - c) > 1)
        qsort7(f, n - s, n - 1);

}

 

要求4 再次 profile，给出在 要求1 中的最花费时间的3个函数此时的花费。要求包括截图。

改进前

改进后

     经过两次效能分析一对比，发现优化前和优化后并没有太大提高，或许是我猜测错误，与排序算法并没有很大的关系。因为算法执行时间并没有太大的改变。可能影响性能的是整个程序并不能特定的说是排序算法。上次作业我就是调试的学长的代码，这次对学长代码进行性能分析，收获还是很大的。处理了原本程序里存在的bug，对程序进行了优化，再接再厉。

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