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C語(yǔ)言的萬(wàn)能“三板斧”

朱老師物聯(lián)網(wǎng)大講堂 ? 2022-01-12 10:49 ? 次閱讀
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作為嵌入式程師,寫一個(gè)效率高效,思路清晰的C語(yǔ)言程序是我們的終極目標(biāo)。那么,怎樣才能寫好這樣的程序呢?首先,我們要用C語(yǔ)言的思維方式來進(jìn)行程序的構(gòu)架構(gòu)建;其次,要有良好的C語(yǔ)言算法基礎(chǔ),以此來實(shí)現(xiàn)程序的邏輯構(gòu)架;最后,靈活運(yùn)用C語(yǔ)言的指針操作。雖然看起來以上的說法很抽象,給人如墜霧里的感覺,其實(shí)就是用C語(yǔ)言進(jìn)行遇到問題、分析問題和解決問題的過程。那么,下文將給大家介紹一下如何耍這“三板斧”。嵌入式工程師在編寫C語(yǔ)言程序的時(shí)候,要針對(duì)遇到的問題進(jìn)行程序構(gòu)架構(gòu)建。比如我們要處理“猴子選大王”的經(jīng)典問題:一群猴子,手拉手排成一個(gè)圓,從任意一只猴子開始從1開始報(bào)數(shù),當(dāng)遇到要排除的數(shù)(預(yù)先設(shè)定)時(shí)該猴子退出該圈,從下一只猴子開始繼續(xù)從1報(bào)數(shù)。如此反復(fù),最終剩下的猴子便是猴子的大王。那么,這“三板斧”該如何使用呢?第一板斧,用C語(yǔ)言進(jìn)行程序構(gòu)架構(gòu)建程序分為三大部分:a、數(shù)據(jù)獲取,為了程序的運(yùn)行,上面的問題要獲得猴子的總數(shù),從那只猴子開始和剔除的個(gè)數(shù);b、數(shù)據(jù)運(yùn)算,需要從一堆數(shù)據(jù)中剔除相應(yīng)的數(shù)據(jù),注意邏輯的正確;c、提高程序的運(yùn)行速率,少用循環(huán)多用指針。第二板斧,用C語(yǔ)言進(jìn)行邏輯實(shí)現(xiàn)a、 數(shù)據(jù)獲取,通過printf和scanf進(jìn)行參數(shù)的獲取。
/* 讀入問題條件 */printf("input total num:");scanf("%d", &n);printf("from which num begin:");scanf("%d", &k);if(k>n||k==0){printf("please input the right begin num");return 1; }printf("input the out num:");scanf("%d", &m);if(m>n||m==0){ printf("please input the right del num");return 2; }
同時(shí)注意異常時(shí)的處理,比如上面兩個(gè)if語(yǔ)句就是異常情況的判斷,每種異常情況對(duì)應(yīng)不同的返回值,這樣便于程序過程的調(diào)試和數(shù)據(jù)的合法性。b、 /* 定義鏈表節(jié)點(diǎn)類型 */
typedef struct node{int data;struct node *next;}linklist;構(gòu)建循環(huán)鏈表進(jìn)行“猴子”的圓圈建設(shè)。/* 創(chuàng)建循環(huán)鏈表,頭節(jié)點(diǎn)也存信息 */head = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));p = head;p->data = 1;p->next = p;/* 初始化循環(huán)鏈表 */for (i = 2; i <= n; i++){s = (linklist*) malloc(sizeof(linklist));s->data = i;s->next = p->next;p->next = s;p = p->next;}
通過該步驟后,head和p(present)都成了一個(gè)“猴子圈”的鏈表。在該鏈表的構(gòu)建過程中需要注意一下幾點(diǎn):內(nèi)存的開辟,此時(shí)遵守使用多少開辟多少的原則。如果一下開辟過多,會(huì)引起內(nèi)存泄露的問題,但是,這個(gè)小程序是不會(huì)遇到這種問題了。其次是熟悉循環(huán)鏈表的構(gòu)建方法:鏈表的尾巴指向鏈表的頭。這個(gè)時(shí)候有心的話還會(huì)聯(lián)想到雙向鏈表的情況。c、 /* 找到第 k 個(gè)節(jié)點(diǎn) */
p = head;for (i = 1; i <= k; i++){p = p->next;}
找到從第幾個(gè)位置開始計(jì)數(shù)。此時(shí),p指向開始的“猴子”。因?yàn)椴捎昧随湵矸椒?,這個(gè)過程只需要關(guān)注p指針的next指向即可。a、 保存初始的“猴子”圓圈參數(shù)。
/* 保存節(jié)點(diǎn)總數(shù) */
total = n;printf("\nthe out num:");q = head;
為什么要保留這個(gè)呢?首先要控制猴子數(shù)目,所以保留了全部的數(shù)目。其次用q(qurry)來保留剔除猴子前面的鏈表,并連接剔除猴子后的鏈表。這樣,完成了循環(huán)鏈表的元素刪除。b、 猴子查數(shù)。猴子查數(shù)是整個(gè)程序的關(guān)鍵,需要完成以下任務(wù):a、找到開始的“猴子”數(shù);b、刪除該“猴子”;c、將刪除掉的循環(huán)鏈表首尾連接起來。
/* 只剩一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)停止循環(huán) */while (total != 1){/* 報(bào)數(shù)過程,p指向要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn) */for (i = 1; i < m; i++){p = p->next;}/* 打印要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn)序號(hào) */printf("[%d] ", p->data);/* q 指向 p 節(jié)點(diǎn)的前驅(qū) */while (q->next != p){q = q->next;}/* 刪除 p 節(jié)點(diǎn) */q->next = p->next;/* 保存被刪除節(jié)點(diǎn)指針 */s = p;/* p 指向被刪除節(jié)點(diǎn)的后繼 */p = p->next;/* 釋放被刪除的節(jié)點(diǎn) */free(s);/* 節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)減一 */total--;}/* 打印最后剩下的節(jié)點(diǎn)序號(hào) */printf("\n\nthe last num:[%d] \n\n", p->data);free(p);}
通過以上數(shù)據(jù)運(yùn)算,可以完成相應(yīng)鏈表元素的刪除,這或許就是C語(yǔ)言程序的魅力所在。第三把斧,使用C語(yǔ)言的指針比如,本程序的鏈表指針的定義,p,s,q。
linklist *head, *p, *s, *q;
我們知道,指針操作不但可以減少數(shù)據(jù)操作需要的內(nèi)存,還可以提高程序的運(yùn)行速度,這在另一方面達(dá)到了我們的“第三把斧”的目的。指針的優(yōu)勢(shì),或許在本程序中表現(xiàn)的不明顯,在大量數(shù)據(jù)和對(duì)操作速度要求比較敏感的情況下會(huì)很明顯,比如Linux內(nèi)核中,就會(huì)有很好的體現(xiàn)。總之,對(duì)于嵌入式工程師,不但能設(shè)計(jì)出好的硬件電路,如果也能寫出好的軟件程序就會(huì)讓我們的生活更加美好。工程師們,耍起這“C語(yǔ)言的三把斧”!

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