1.案例描述

由于一次Java面试的笔试题,当时没有写出很好的解决方案,特此专门撰写一篇博客来加以记录,方便日后的查看

面试题目如下:从性能上优化如下代码并说明优化理由?

 for (int i = 0; i < 1000; i++){
for (int j = 0; j < 100; j++){
for (int k = 0; k < 10; k++){
System.out.println(i+""+j+""+k);
}
}
}

2.案例分析

从给出的代码可知,不论如何优化,testFunction执行的次数都是相同的,该部分不存在优化的可能。那么,代码的优化只能从循环变量i、j、k的实例化、初始化、比较、自增等方面的耗时上进行分析。
首先,我们先分析原题代码循环变量在实例化、初始化、比较、自增等方面的耗时情况:

变量 实例化(次数) 初始化(次数) 比较(次数) 自增(次数)
i 1 1 1000 1000
j 1 1000 1000 * 100 1000*100
k 1 1000*100 1000 * 100 * 10 1000 * 100 * 10

(注:由于单次耗时视不同机器配置而不同,上表相关耗时采用处理的次数进行说明)
该代码的性能优化就是尽可能减少循环变量i、j、k的实例化、初始化、比较、自增的次数,同时,不能引进其它可能的运算耗时。)

3.解决过程

从案例分析,对于原题代码,我们提出有两种优化方案:

 for (int i = 0; i < 10; i++){
for (int j = 0; j < 100; j++){
for (int k = 0; k < 1000; k++){
System.out.println(i+""+j+""+k);
}
}
}

该方案主要是将循环次数最少的放到外面,循环次数最多的放里面,这样可以最大程度的(注:3个不同次数的循环变量共有6种排列组合情况,此种组合为最优)减少相关循环变量的实例化次数、初始化次数、比较次数、自增次数,方案耗时情况如下:

变量 实例化(次数) 初始化(次数) 比较(次数) 自增(次数)
i 1 1 10 10
j 10 10 10*100 10 * 100
k 10*100 10*100 10 * 100 * 1000 10 * 100 * 1000

3.2 优化方案二 
代码如下:

 int i, j, k;
for (i = 0; i < 10; i++){
for (j = 0; j < 100; j++){
for (k = 0; k < 1000; k++){
System.out.println(i+" "+j+" "+k);
}
}
}

该方案在方案一的基础上,将循环变量的实例化放到循环外,这样可以进一步减少相关循环变量的实例化次数,方案耗时情况如下:

变量 实例化(次数) 初始化(次数 比较(次数) 自增(次数)
i 1 1 10 10
j 1 10 10*100 10*100
k 1 10*100 10*100*1000 10*100*1000

4 解决结果 
那么,提出的优化方案是否如我们分析的那样有了性能上的提升了呢?我们编写一些测试代码进行验证,数据更能说明我们的优化效果。 
4.1 测试代码

 public static void testFunction(int i, int j, int k) {
System.out.print(""); // 注:该方法不影响整体优化,这里只有简单输出
} public static void testA() {
long start = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 1000; i++)
for (int j = 0; j < 100; j++)
for (int k = 0; k < 10; k++)
testFunction(i, j, k);
System.out.println("testA time>>" + (System.nanoTime() - start));
} public static void testB() {
long start = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10; i++)
for (int j = 0; j < 100; j++)
for (int k = 0; k < 1000; k++)
testFunction(k, j, i);
System.out.println("testB time>>" + (System.nanoTime() - start));
} public static void testC() {
long start = System.nanoTime();
int i;
int j;
int k;
for (i = 0; i < 10; i++)
for (j = 0; j < 100; j++)
for (k = 0; k < 1000; k++)
testFunction(k, j, i);
System.out.println("testC time>>" + (System.nanoTime() - start));
}

4.2 测试结果 
1、测试机器配置:Pentium(R) Dual-Core CPU E5400 @2.70GHz 2.70GHz, 2GB内存; 
2、循环变量i、j、k循环次数分别为10、100、1000,进行5组测试,测试结果如下:

  第1组 第2组 第3组 第4组 第5组
原方案 171846271 173250166 173910870 173199875 173725328
方案一 168839312 168466660 168372616 168310190 168041251
方案二 168001838 169141906 168230655 169421766 168240748

从上面的测试结果来看,优化后的方案明显性能优于原方案,达到了优化的效果。但优化方案二并没有如我们预期的优于方案一,其中第2、4、5组的数据更是比方案一差,怀疑可能是循环次数太少,以及测试环境相关因素影响下出现的结果。

3、重新调整循环变量i、j、k循环次数分别为20、200、2000,进行5组测试,测试结果如下:

  第1组 第2组 第3组 第4组 第5组
原方案 1355397203 1358978176 1358128281 1350193682 1354786598
方案一 1343482704 1348410388 1343978037 1347919156 1340697793
方案二 1342427528 1343897887 1342662462 1342124048 1336266453

从上面的测试结果来看,优化后的方案基本符合我们的预期结果。

5 总结 
从案例分析和解决过程中的三个表的分析可知,优化方案一和优化方案二的性能都比原代码的性能好,其中优化方案二的性能是最好的。在嵌套For循环中,将循环次数多的循环放在内侧,循环次数少的循环放在外侧,其性能会提高;减少循环变量的实例化,其性能也会提高。从测试数据可知,对于两种优化方案,如果在循环次数较少的情况下,其运行效果区别不大;但在循环次数较多的情况下,其效果就比较明显了。

关于对For循环嵌套优化的问题的更多相关文章

  1. Python 三级菜单与优化(一层循环嵌套)

    优化的思路是使用单层循环嵌套完成三级菜单,这个优化思路我非常喜欢,我喜欢在编程的时候用最少的东西写出同样的效果,通常这样会绕来绕去,但非常有趣!!! 需求: 1.运行程序输出第一级菜单: 2.选择一级 ...

  2. SQL连接操作符介绍(循环嵌套, 哈希匹配和合并连接)

    今天我将介绍在SQLServer 中的三种连接操作符类型,分别是:循环嵌套.哈希匹配和合并连接.主要对这三种连接的不同.复杂度用范例的形式一一介绍. 本文中使用了示例数据库AdventureWorks ...

  3. for循环嵌套练习题or99乘法表

    //输出1-10之间的和 public static void whileTest(){ //定义变量用于存储不断变化的和 int sum = 0; //定义变量,用于记录不断变化的被加数 int x ...

  4. Java基础_循环嵌套_打印乘法口诀、菱形,各种图形,计算二元一次和三元一次方程组_7

    循环嵌套 打印乘法口诀 for(int j=1;j<=9;j++){ for(int i=1;i<=j;i++){ System.out.print(i+"*"+j+& ...

  5. C#用链式方法表达循环嵌套

    情节故事得有情节,不喜欢情节的朋友可看第1版代码,然后直接跳至“三.想要链式写法” 一.起缘 故事缘于一位朋友的一道题: 朋友四人玩LOL游戏.第一局,分别选择位置:中单,上单,ADC,辅助:第二局新 ...

  6. for循环与for循环嵌套

    今天温习了下分支语句跟for循环,主要讲解了for循环嵌套,这里开始有点迷糊了,整理下思路在做练习 for循环嵌套用我自己的大白话来说就是一个外圈的for程序里面一个套着一个小的for程序,如果在范围 ...

  7. tonado框架的列表嵌套 (template中for循环嵌套)

            学习了tonado框架,渐渐开始明白模板的转换,以后肯定还会遇到很多问题... 功能描述:       页面显示读取的数据库父导航名称,再通过嵌套列表将子导航名称和地址查询出来,返回到 ...

  8. php for循环嵌套

    <?php     //2.打印一个50*50的 'o' 的正方形方整, 使用for的嵌套     // oooooo     // oooooo     // oooooo //for循环嵌套 ...

  9. For 循环嵌套 0309

                                                                                                     For ...

随机推荐

  1. ASP.NET MVC5+EF6+EasyUI 后台管理系统(51)-系统升级

    系统很久没有更新内容了,期待已久的更新在今天发布了,最近花了2个月的时间每天一点点,从原有系统 MVC4+EF5+UNITY2.X+Quartz 2.0+easyui 1.3.4无缝接入 MVC5+E ...

  2. C#索引器

    索引器允许类或者结构的实例按照与数组相同的方式进行索引取值,索引器与属性类似,不同的是索引器的访问是带参的. 索引器和数组比较: (1)索引器的索引值(Index)类型不受限制 (2)索引器允许重载 ...

  3. react入门(3)

    在第一篇文章里我们介绍了jsx.组件.css写法  点击查看react入门(1) 第二篇文章里我们介绍了事件.this.props.children.props....other.map循环  点击查 ...

  4. Asp.Net Core 项目实战之权限管理系统(5) 用户登录

    0 Asp.Net Core 项目实战之权限管理系统(0) 无中生有 1 Asp.Net Core 项目实战之权限管理系统(1) 使用AdminLTE搭建前端 2 Asp.Net Core 项目实战之 ...

  5. 『.NET Core CLI工具文档』(二).NET Core 工具遥测(应用信息收集)

    说明:本文是个人翻译文章,由于个人水平有限,有不对的地方请大家帮忙更正. 原文:.NET Core Tools Telemetry 翻译:.NET Core 工具遥测(应用信息收集) .NET Cor ...

  6. C# ShellExcute与Process

    C#运行外部程序的两种方法 ShellExecute using System.Runtime.InteropServices; public enum ShowWindowCommands : in ...

  7. 用JavaScript来实现链表LinkedList

    本文版权归博客园和作者本人共同所有,转载和爬虫请注明原文地址. 写在前面 好多做web开发的朋友,在学习数据结构和算法时可能比较讨厌C和C++,上学的时候写过的也忘得差不多了,更别提没写过的了.但幸运 ...

  8. 【无私分享:ASP.NET CORE 项目实战(第五章)】Repository仓储 UnitofWork

    目录索引 [无私分享:ASP.NET CORE 项目实战]目录索引 简介 本章我们来创建仓储类Repository 并且引入 UnitOfWork 我对UnitOfWork的一些理解  UnitOfW ...

  9. Yii 2.x 日志记录器-类图

  10. hibernate -- HQL语句总结

    1. 查询整个映射对象所有字段 //直接from查询出来的是一个映射对象,即:查询整个映射对象所有字段 String hql = "from Users"; Query query ...