几乎相同的代码运行速度要慢得多

Posted 2023-02-22

【中文标题】几乎相同的代码运行速度要慢得多

【英文标题】：Almost same code running much slower

【发布时间】：2016-04-28 13:03:32

【问题描述】：

我正在尝试解决这个问题：

给定一个字符串数组words，求length(word[i]) * length(word[j]) 的最大值，其中两个单词不共享共同的字母。您可以假设每个单词只包含小写字母。如果不存在这两个词，则返回0。

https://leetcode.com/problems/maximum-product-of-word-lengths/

您可以为每个单词创建一个 char 位图，以检查它们是否共享 chars，然后计算最大乘积。

我有两个方法差不多，但是第一个通过检查，而第二个太慢，你能理解为什么吗？

class Solution 
public:

    int maxProduct2(vector<string>& words) 
        int len = words.size();
        int *num = new int[len];
        // compute the bit O(n)
        for (int i = 0; i < len; i ++) 
            int k = 0;
            for (int j = 0; j < words[i].length(); j ++) 
                k = k | (1 <<(char)(words[i].at(j)));
            
            num[i] = k;
        
        int c = 0;
        // O(n^2)
        for (int i = 0; i < len - 1; i ++) 
            for (int j = i + 1; j < len; j ++) 
                if ((num[i] & num[j]) == 0)  // if no common letters
                    int x = words[i].length() * words[j].length();
                    if (x > c) 
                        c = x;
                    
                
            
        
        delete []num;
        return c;
    

    int maxProduct(vector<string>& words) 
        vector<int> bitmap(words.size());
        for(int i=0;i<words.size();++i) 
            int k = 0;
            for(int j=0;j<words[i].length();++j) 
                 k |= 1 << (char)(words[i][j]);
            
            bitmap[i] = k;
        

        int maxProd = 0;
        for(int i=0;i<words.size()-1;++i) 
            for(int j=i+1;j<words.size();++j) 
                if ( !(bitmap[i] & bitmap[j])) 
                    int x = words[i].length() * words[j].length();
                    if ( x > maxProd  )
                        maxProd = x;
                
            
        
        return maxProd;
    
;

为什么第二个函数（maxProduct）对于 leetcode 来说太慢了？

解决方案

第二种方法重复调用words.size()。如果您将其保存在 var 中，则它可以正常工作

【问题讨论】：

好吧，你有一个循环来做（字数）²检查；这将是一个开始...有多少字？

你也称之为位图，但实际上它是一个vector<int>，而不是由可单独寻址的位组成的东西。

考虑所有单词都有共同字母的情况，并计算每个函数的乘法次数。

@molbdnilo：现在乘法只在 if 之后完成，就像第一个代码一样。但还是太慢了

@MarcusMüller：和第一个差不多（第一个使用数组）

【参考方案1】：

由于我的评论被证明是正确的，我会将我的评论变成答案并尝试解释我认为正在发生的事情。

我编写了一些简单的代码来在我自己的机器上进行基准测试，其中包含两个循环的两个解决方案。唯一的区别是对 words.size() 的调用是在循环内部而不是在循环外部。第一个解决方案大约为 13.87 秒，而第二个解决方案为 16.65 秒。这不是很大，但速度会慢 20%。

尽管 vector.size() 是一个恒定时间操作，但这并不意味着它与检查寄存器中已经存在的变量一样快。恒定时间仍然可以有很大的差异。在加起来的嵌套循环内时。

可能发生的另一件事（比我聪明得多的人可能会插话并让我们知道）是您正在损害您的 CPU 优化，例如分支和流水线。每次到达循环结束时，它必须停止，等待对 size() 的调用返回，然后根据该返回值检查循环变量。如果 CPU 可以向前看并猜测 j 仍然会小于 len，因为它没有看到 len 发生变化（len 甚至不在循环内！）每次都进行分支预测，无需等待。

【讨论】：

不确定你是如何测试它的，但是vector版本零初始化bitmap，而另一个缓冲区在分配之前未初始化。

@jarod42 我用一个我在计时之前初始化的向量进行了测试，然后对两组相同的两个循环进行了计时，唯一的区别是.size() 是在比较中或完成一次第一的。第二个循环速度较慢，尽管它具有在同一个向量上第二个并做同样事情的优势。