Question

在CLRS第2章中，有一个练习，询问是否将插入排序的最坏情况运行时间改进为O(n lg n)。我看到this question并发现它无法完成。

最坏情况下的复杂性无法改善，但与单独移动数组元素相比，使用memmove实际运行时间会更好吗？

单独移动元素的代码

void insertion_sort(int arr[], int length)
{
    /*
    Sorts into increasing order
    For decreasing order change the comparison in for-loop
    */
    for (int j = 1; j < length; j++)
    {
        int temp = arr[j];
        int k;
        for (k = j - 1; k >= 0 && arr[k] > temp; k--){
            arr[k + 1] = arr[k];
        }
        arr[k + 1] = temp;
    }
}

使用 memmove

移动元素的代码

void insertion_sort(int arr[], int length)
{
    for (int j = 1; j < length; j++)
    {
        int temp = arr[j];
        int k;
        for (k = j - 1; k >= 0 && arr[k] > temp; k--){
                ;
        }
        if (k != j - 1){
            memmove(&arr[k + 2], &arr[k + 1], sizeof(int) *(j - k - 2));
        }
        arr[k + 1] = temp;
    }
}

我无法让第二个完美地运行，但这是我想要做的一个例子。

使用memmove？

会有明显的速度提升吗？

Answer 1

{C}后面的实现可能会在您的C库中进行更优化。一些架构具有非常有效地一次移动整个存储器块的指令。理论运行时间复杂度不会得到改善，但它在现实生活中可能仍会运行得更快。

Answer 2

memmove将完美地调整以最大限度地利用可用的系统资源（当然，每个实现都是唯一的）。

以下是来自专家C编程 - 深度C秘密的一个引用，介绍了使用循环和使用memcpy之间的区别（前面是两个代码片段，一个将源复制到一个目的地使用for循环和另一个memcpy）：

在这种特殊情况下，源和目标都使用相同的缓存行，导致每个内存引用错过缓存和在处理器等待常规内存传送时停止处理器。库memcpy()例程特别针对高性能进行了调整。它将循环展开以读取一个高速缓存行然后写入避免这个问题。使用智能副本，我们得到了巨大的成功性能改进。这也显示了绘画的愚蠢来自简单的基准程序的结论。

这可以追溯到1994年，但它仍然说明了标准库函数与您自己推出的任何内容相比有多优化。循环案例运行大约需要7秒，而memcpy运行大约需要1秒。

虽然memmove只会略微慢于memcpy，但由于需要对源和目标做出假设（memcpy中它们不能重叠），它仍应远远优于#include <string.h> #define DUMBCOPY for (i = 0; i < 65536; i++) destination[i] = source[i] #define SMARTCOPY memcpy(destination, source, 65536) int main() { char source[65536], destination[65536]; int i, j; for (j = 0; j < 100; j++) DUMBCOPY; /* or put SMARTCOPY here instead */ return 0; }到任何标准循环。

请注意，这不会影响复杂性（正如另一张海报所指出的那样）。复杂性不依赖于更大的缓存或展开的循环：）

这里要求的是代码片段（略有变化）：

$ time ./a.out 
real    0m0.002s
user    0m0.000s
sys     0m0.000s

在我的机器上（32位，Linux Mint，GCC 4.6.3）我得到以下时间：

使用SMARTCOPY：

$ time ./a.out 
real    0m0.050s
user    0m0.036s
sys     0m0.000s

使用DUMBCOPY：

{{1}}

Answer 3

这完全取决于您的编译器和其他实现细节。确实memmove可以用一些棘手的超优化方式实现。但与此同时，智能编译器可能能够找出每个元素复制代码正在做什么，并以相同（或非常类似）的方式对其进行优化。试一试，亲眼看看。

Answer 4

你不能用C实现击败memcpy。因为它是用asm编写的，并且具有良好的算法。

如果你为特定的cpu编写asm代码，并开发一个考虑缓存的好算法，你可能有机会。

标准库函数经过优化，使用它们总是更好。

memmove与复制单个数组元素

4 个答案: