哨兵节点

1、概述　　

　　今天和同事一起调代码，定位到一处很耗时的地方，在某个线程中，同步周期需要保证在2ms(如果耗时不到2ms,那么让剩下的时间进行sleep).

　　但是在调用一个模块的内部函数时，时不时的就飘到了3~5ms,时间抖动毫无保证。后来仔细分析了一下被调用的函数，发现是在查找链表中某个目标节点时，由于目标节点的不确定行，导致耗时飘来飘去。

　　后来想到是否可以用“哨兵”的思路来解决问题，于是就试了一下，果然有效。特分享于此，使用2段代码来看一下代码执行效率的提升。

2、普通的算法

　　所谓哨兵，就是一个标志，一个与查找目标对象一样的操作对象。

　　假如有1000000个纸箱，每个箱子里面有一个纸条，里面写有1~1000000这些数字，数字不会重复。现在别人给一个随机的数字，我们需要从这1000000个箱子里找到与这个数字相同的纸条，找到之后退出操作。

　　分析：纸箱是无序的，所以我们需要从头遍历

（1）代码1

我们给一个500000的数字，要在这1000000个箱子中寻找纸条数字为500000

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>

#define LOOP_NUM 1000000

int main(void)
{
	long data[LOOP_NUM];
	long rand_num = 500000;
	struct timeval tv1, tv2;

	for (long i = 0;i < LOOP_NUM;i++)
	{
		data[i] = i;
	}

	gettimeofday(&tv1,0);
	for (long i= 0;i<LOOP_NUM;i++)
	{
		if (data[i] == rand_num)
		{
			printf("find the box %ld\n",data[i]);
			break;
		}
	}
	gettimeofday(&tv2, 0);
	long us1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
	long us2 = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

	printf("time elapse %ld\n",us2-us1);

	return 0;
}

　我们使用for循环遍历所有的箱子查找，我们可以看到查找花了2840us.

 (2)代码2（哨兵节点）

int main(void)
{
	long data[LOOP_NUM+1];
	long rand_num = 500000,i=0;
	struct timeval tv1, tv2;

	for (long i = 0;i < LOOP_NUM;i++)
	{
		data[i] = i;
	}
	data[LOOP_NUM] = 500000;  /*增加一个哨兵节点*/
	gettimeofday(&tv1,0);
	while(1)
	{
		if(data[i] == rand_num)
		{
			printf("find the box %ld\n",data[i]);
			if(i==LOOP_NUM)
			{
				printf("find the sentinal box\b");
			}
			break;
		}
		i++;
	}
	gettimeofday(&tv2, 0);
	long us1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
	long us2 = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

	printf("time elapse %ldus.\n",us2-us1);

	return 0;
}　

执行结果：

 　　使用哨兵后，很明显提高了代码执行效率，代码1中使用for循环中对于i的最大值每个循环都要进行比较判断，这就降低了代码的执行效率，代码2加入了哨兵节点，多一个纸箱，纸箱里面的纸条写成500000。如果一直查找到哨兵节点才退出循环，表示没有找到。代码2中我们使用while循环，没有了每次箱子最大数量的比较判断，这就增加了代码的执行效率。