Android（java）学习笔记195：三重for循环的优化（Java面试题）

1. 首先我们看一段代码：

         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);
                 }
             }
         }

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：

（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。

2. 解决过程

（1）优化方案一

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); 

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：

原来代码中：i需要比较1000次，j需要比较1000*100次，k需要比较1000*100*10次。
总的比较次数是1000+1000*100+10*100*1000次

现在优化方案一：但是k需要比较10次，j需要比较10*100次，i需要比较10*100*1000次。
总的比较次数是10+10*100+10*100*1000次
所以后面的代码比前面的代码少比较1000+1000*100-(10+10*100)次！

（2）优化方案二

int i, j, k;
for (i = 0; i < 10; i++)
    for (j = 0; j < 100; j++)
        for (k = 0; k < 1000; k++)
            testFunction (k, j, i);

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

3. 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。