程序运行的时间(C)

C语言计算程序运行的时间

1.概念

• 函数 clock()：捕捉从程序开始运行到 clock() 被调用时所耗费的时间。这个时间的单位是clock tick，即“时钟打点”。（C语言提供的函数，使用时要引入头文件time.h 即#include）
• 常数 CLK_TCK：机器时钟每秒所走的始终打点数。具体数值多少因机器而异。

2.常用模板

#include
#include`clock_t start, stop;
//clock_t是clock()函数返回值的数据变量类型
double duration;
//记录被测函数的运行时间，以秒为单位
int main()
{//不在测试范围内的准备工作写在clock()调用之前 start = clock()；   //开始计时  MyFunction();		//把被测函数添加在这里stop = clock();		//结束计时duration = ((double)(stop - start)) / CLK_TCK;//其他不在测试范围内的处理写在后面，例如输出duration的值return 0; 
}

3.以两种算法计算多项式值为例

利用clock()函数比较算法效率

此前，我们先来看一下下面两个公式。
f ( x ) = a 0 + a 1 x + … + a n − 1 x n − 1 + a n x n f ( x ) = a 0 + x ( a 1 + x ( … ( a n − 1 + x ( a n ) ) … ) ) \begin{array}{l} f(x)=a_{0}+a_{1} x+\ldots+a_{n-1} x^{n-1}+a_{n} x^{n} \\ f(x)=a_{0}+x\left(a_{1}+x\left(\ldots\left(a_{n-1}+x\left(a_{n}\right)\right) \ldots\right)\right) \end{array} f(x)=a0​+a1​x+…+an−1​xn−1+an​xnf(x)=a0​+x(a1​+x(…(an−1​+x(an​))…))​
其对应的算法代码表示分别为：

//公式上
double f1(int n, double a[], double x)
{int i;double p = a[0];for (i = 1; i <= n; i++)p = p + (a[i] * pow(x,i));return p;
}
//公式下
double f2(int n, double a[], double x)
{int i;double p = a[n];for (i = n; i > 0; i--)p = a[i-1] + x*p;return p;
}

理解这两种算法后，再尝试下面的练习。

代码实现：

#include
#include
#include
clock_t start, stop;
double duration;
#define MAXN 10  //多项式最大项数(0~9)
double f1(int n, double a[], double x);
double f2(int n, double a[], double x);
int main()
{int i;double a[MAXN];  //存储多项式的系数for (i = 0; i < MAXN; i++)a[i] = (double)i;//测试f1start = clock();f1(MAXN-1, a, 1.1);stop = clock();duration = ((double)(stop - start)) / CLK_TCK;printf("ticks for f1 = %lf", (double)(stop - start));printf("duration for f1 = %6.2e\n", duration);//测试f2start = clock();f2(MAXN-1, a, 1.1);stop = clock();duration = ((double)(stop - start)) / CLK_TCK;printf("ticks for f2 = %lf", (double)(stop - start));printf("duration for f2 = %6.2e\n", duration);return 0;
}

运行结果如图：

这是由于程序运行的太快，它的时间都可能达不到一个tick。这种情况我们需要换一种办法：让被测函数 重复运行 多次，使得测出的总的时钟打点间隔充分长，最后计算北侧函数平均每次运行的时间即可。

代码实现：

...
#define MAXK 1e7  //被测函数最大重复调用次数
...
int main()
{...start = clock();for (i = 0; i < MAXK; i++)  //函数运行MAXK次f1(MAXN-1, a, 1.1);stop = clock();//计算函数单次运行的时间duration = ((double)(stop - start)) / CLK_TCK / MAXK;...return 0;
}

不难看出，在不同的机器上运行结果不同，但是数量级以及f1,f2的数量级差都是相同的。基于此，很容易比较出f2算法优于f1算法。

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