›
›

Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 5: Tinh chỉnh mã nguồn và xây dựng tài liệu chương trình - Vũ Thị Hương Giang

Download
• Với mỗi bài toán, làm thế nào để:  
– Thiết kế giải thuật nhằm giải quyết bài toán đó  
– Cài đặt giải thuật bằng một chương trình máy tính  
-Hãy tính đến tính hiệu quả của  
chương trình  
CHƯƠNG V.  
TINH CHỈNH MÃ NGUỒN VÀ  
XÂY DỰNG TÀI LIỆU  
CHƯƠNG TRÌNH  
I. Tinh chỉnh mã nguồn  
II. Xây dựng tài liệu chương trình  
1. Hiệu năng của chương trình và tinh chỉnh mã nguồn  
2. Các phương pháp tinh chỉnh mã nguồn  
I. TINH CHỈNH MÃ NGUỒN  
(CODE TUNING)  
1.1. Hiệu năng  
• Sau khi áp dụng các kỹ thuật xây dựng CT PM:  
• CT đã có tốc độ đủ nhanh  
– Không nhất thiết phải quan tâm đến viêc tối ưu hóa hiệu  
năng  
– Chỉ cần giữ cho CT đơn giản và dễ đọc  
• Hầu hết các thành phần của 1 CT có tốc độ đủ nhanh  
– Thường chỉ một phần nhỏ làm cho CT chạy chậm  
– Tối ưu hóa riêng phần này nếu cần  
• Các bước làm tăng hiệu năng thực hiện CT  
– Tính toán thời gian thực hiện của các phần khác nhau trong  
CT  
– Xác định các “hot spots” – đoạn mã lệnh đòi hỏi nhiều thời  
gian thực hiện  
– Tối ưu hóa phần CT đòi hỏi nhiều thời gian thực hiện  
– Lặp lại các bước nếu cần  
Tối ưu hóa hiệu năng của CT là gì ?  
• Cấu trúc dữ liệu tốt hơn, giải  
• Mã nguồn tốt hơn: viết lại các  
đoạn lệnh sao cho chúng có  
thể được trình dịch tự động  
tối ưu hóa và tận dụng tài  
nguyên phần cứng  
thuật tốt hơn  
• Cải thiện độ phức tạp tiệm  
cận (asymptotic complexity)  
– Tìm cách khống chế tỉ lệ giữa số  
phép toán cần thực hiện và số  
lượng các tham số đầu vào  
• Cải thiện các yếu tố không  
thể thay đổi  
– Ví dụ: thay giải thuật sắp xếp  
có độ phức tạp O(n2) bằng giải  
thuật có độ phức tạp O(n log n)  
– Ví dụ: Tăng tốc độ tính toán  
bên trong các vòng lặp: từ  
1000n thao tác tính toán bên  
trong vòng lặp xuống còn 10n  
thao tác tính toán  
• Cực kỳ quan trọng khi lượng  
tham số đầu vào rất lớn  
• Cực kỳ quan trọng khi 1 phần  
• Đòi hỏi LTV phải nắm vững  
kiến thức về CTDL và giải  
thuật  
của CT chạy chậm  
• Đòi hỏi LTV nắm vững kiến  
thức về phần cứng, trình dịch  
và quy trình thực hiện CT  
Code tuning  
1.2. Code tuning (tinh chỉnh mã  
nguồn) là gì ?  
• Thay đổi mã nguồn đã chạy thông theo hướng  
hiệu quả hơn nữa  
• Chỉ thay đổi ở phạm vi hẹp, ví dụ như chỉ liên  
quan đến 1 CTC, 1 tiến trình hay 1 đoạn mã  
nguồn  
• Không liên quan đến việc thay đổi thiết kế ở  
phạm vi rộng, nhưng có thể góp phần cải thiện  
hiệu năng cho từng phần trong thiết kế tổng quát  
1.3. Cải thiện hiệu năng thông qua cải  
thiện mã nguồn  
• Có 3 cách tiếp cận để cải thiện hiệu năng thông qua cải  
thiện mã nguồn  
– Lập hồ sơ mã nguồn (profiling): chỉ ra những đoạn lệnh tiêu tốn  
nhiều thời gian thực hiện  
– Tinh chỉnh mã nguồn (code tuning): tinh chỉnh các đoạn mã nguồn  
– Tinh chỉnh có chọn lựa (options tuning): tinh chỉnh thời gian thực  
hiện hoặc tài nguyên sử dụng để thực hiện CT  
• Khi nào cần cải thiện hiệu năng theo các hướng này  
– Sau khi đã kiểm tra và gỡ rối chương trình  
• Không cần tinh chỉnh 1 CT chạy chưa đúng  
• Việc sửa lỗi có thể làm giảm hiệu năng CT  
• Việc tinh chỉnh thường làm cho việc kiểm thử và gỡ rối trở nên phức  
tạp  
– Sau khi đã bàn giao CT  
• Duy trì và cải thiện hiệu năng  
• Theo dõi việc giảm hiệu năng của CT khi đưa vào sử dụng  
1.4. Quan hệ giữa hiệu năng và tinh chỉnh  
mã nguồn  
• Việc giảm thiểu số dòng lệnh viết bằng 1 NNLT bậc cao  
KHÔNG:  
– Làm tăng tốc độ chạy CT  
– làm giảm số lệnh viết bằng ngôn ngữ máy  
a[ 1 ] = 1 ; a[ 2 ] = 2 ;  
a[ 3 ] = 3 : a[ 4 ] = 4 ;  
a[ 5 ] = 5 ; a[ 6 ] = 6 ;  
a[ 7 ] = 7 ; a[ 8 ] = 8 ;  
for i = 1 to 10 do a[i] = i;  
a[ 9 ] = 9 ; a[ 10 ] = 10 ;  
Quan hệ giữa hiệu năng và tinh chỉnh  
mã nguồn  
• Luôn định lượng được hiệu năng cho các phép  
toán  
• Hiệu năng của các phép toán phụ thuộc vào:  
– Ngôn ngữ lập trình  
– Trình dịch / phiên bản sử dụng  
– Thư viện / phiên bản sử dụng  
– Processor  
– Bộ nhớ máy tính  
• Hiệu năng của việc tinh chỉnh mã nguồn trên các  
máy khác nhau là khác nhau.  
Quan hệ giữa hiệu năng và tinh chỉnh  
mã nguồn  
• 1 số kỹ thuật viết mã hiệu quả được áp dụng để  
tinh chỉnh mã nguồn  
• Nhưng nhìn chung không nên vừa viết chương  
trình vừa tinh chỉnh mã nguồn  
– Không thể xác định được những nút thắt trong chương  
trình trước khi chạy thử toàn bộ chương trình  
– Việc xác định quá sớm các nút thắt trong chương trình  
sẽ gây ra các nút thắt mới khi chạy thử toàn bộ chương  
trình  
– Nếu vừa viết chương trình vừa tìm cách tối ưu mã  
nguồn, có thể làm sai lệch mục tiêu của chương trình  
2. Các kỹ thuật tinh chỉnh mã nguồn  
• Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Tinh chỉnh các vòng lặp  
• Tinh chỉnh việc biến đổi dữ liệu  
• Tinh chỉnh các biểu thức  
• Tinh chỉnh dãy lệnh  
• Viết lại mã nguồn bằng ngôn ngữ assembly  
• Lưu ý: Càng thay đổi nhiều thì càng không cải  
thiện được hiệu năng  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Không kiểm tra khi đã biết kết quả rồi  
– Initial code  
if ( 5 < x ) && ( x < 10 ) ….  
– Tuned code  
if ( 5 < x )  
if ( x < 10 )  
….  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Không kiểm tra khi đã biết kết quả rồi  
• Ví dụ: tinh chỉnh như thế nào ???  
negativeInputFound = False;  
for ( i = 0; i < iCount; i++ ) {  
if ( input[ i ] < 0 ) {  
negativeInputFound = True;  
}
}
Dùng break:  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Sắp xếp thứ tự các phép kiểm tra theo tần suất  
xảy ra kết quả đúng  
– Initial code  
Select inputCharacter  
Case "+", "="  
ProcessMathSymbol( inputCharacter )  
Case "0" To "9"  
ProcessDigit( inputCharacter )  
Case ",", ".", ":", ";", "!", "?"  
ProcessPunctuation( inputCharacter )  
Case " "  
ProcessSpace( inputCharacter )  
Case "A" To "Z", "a" To "z"  
ProcessAlpha( inputCharacter )  
Case Else  
ProcessError( inputCharacter )  
End Select  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
Select inputCharacter  
Case "A" To "Z", "a" To "z"  
ProcessAlpha( inputCharacter )  
Case " "  
ProcessSpace( inputCharacter )  
Case ",", ".", ":", ";", "!", "?"  
ProcessPunctuation( inputCharacter )  
Case "0" To "9"  
ProcessDigit( inputCharacter )  
Case "+", "="  
ProcessMathSymbol( inputCharacter )  
Case Else  
ProcessError( inputCharacter )  
End Select  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Sắp xếp thứ tự các phép kiểm tra theo tần suất  
xảy ra kết quả đúng  
– Tuned code: chuyển lệnh switch thành các lệnh if - then  
- else  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• So sánh hiệu năng của các lệnh có cấu trúc tương  
đương  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Thay thế các biểu thức logic phức tạp bằng bảng  
tìm kiếm kết quả  
Initial code  
if ( ( a && !c ) || ( a && b && c ) ) {  
category = 1;  
}
else if ( ( b && !a ) || ( a && c && !b  
) ) {  
category = 2;  
}
else if ( c && !a && !b ) {  
category = 3;  
}
else {  
category = 0;  
}
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Thay thế các biểu thức logic phức tạp bằng bảng  
tìm kiếm kết quả  
Tuned code  
// define categoryTable  
static int categoryTable[2][2][2] = {  
// !b!c !bc b!c bc  
0, 3, 2, 2, // !a  
1, 2, 1, 1  
//  
a
};  
...  
category = categoryTable[ a ][ b ][ c ];  
2.1. Tinh chỉnh các biểu thức logic  
• Lazy evaluation: 1 trong các kỹ thuật viết mã  
chương trình hiệu quả đã học  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 53 trang Thùy Anh 20240 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 5: Tinh chỉnh mã nguồn và xây dựng tài liệu chương trình - Vũ Thị Hương Giang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_ky_thuat_lap_trinh_chuong_5_tinh_chinh_ma_nguon_va.pdf