用C語(yǔ)言構(gòu)建高效的嵌入式程序

1、引言

嵌入式工程師在編寫C語(yǔ)言程序時(shí)，需要注重效率和清晰的思路。本文將通過(guò)解析經(jīng)典問(wèn)題“猴子選大王”來(lái)展示如何用C語(yǔ)言思維方式構(gòu)建高效、清晰的程序。

2、問(wèn)題描述

考慮一群猴子，手拉手排成一個(gè)圓，從任意一只猴子開(kāi)始從1開(kāi)始報(bào)數(shù)，當(dāng)遇到要排除的數(shù)時(shí)該猴子退出圈，從下一只猴子開(kāi)始繼續(xù)從1報(bào)數(shù)，如此反復(fù)，最終剩下的猴子為大王。

3、程序構(gòu)架

數(shù)據(jù)獲取

通過(guò)printf和scanf獲取猴子的總數(shù)、起始位置和要排除的數(shù)。注意處理異常情況，確保輸入合法性。

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; 
}

數(shù)據(jù)運(yùn)算

使用循環(huán)鏈表構(gòu)建“猴子”的圓圈，靈活運(yùn)用C語(yǔ)言指針操作。注意內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配和釋放。

typedef struct node {
    int data;
    struct node *next;
} linklist;


/* 創(chuàng)建循環(huán)鏈表，頭節(jié)點(diǎn)也存信息 */
linklist *head = (linklist*)malloc(sizeof(linklist));
linklist *p = head;
p->data = 1;
p->next = p;


/* 初始化循環(huán)鏈表 */
for (int i = 2; i <= n; i++) {
    linklist *s = (linklist*)malloc(sizeof(linklist));
    s->data = i;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    p = p->next;
}

提高程序運(yùn)行速率

避免過(guò)度使用循環(huán)，更多地使用指針操作

/* 找到第 k 個(gè)節(jié)點(diǎn) */
p = head;
for (int i = 1; i <= k; i++) {
    p = p->next;
}

4、邏輯實(shí)現(xiàn)

保存初始“猴子”圓圈參數(shù)

/* 保存節(jié)點(diǎn)總數(shù) */
int total = n;
printf("
the out num:");
linklist *q = head;

猴子查數(shù)

猴子查數(shù)是關(guān)鍵，需要找到開(kāi)始的“猴子”數(shù)、刪除該“猴子”、將刪除的循環(huán)鏈表首尾連接起來(lái)。

/* 只剩一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)停止循環(huán) */
while (total != 1) {
    /* 報(bào)數(shù)過(guò)程，p指向要?jiǎng)h除的節(jié)點(diǎn) */
    for (int 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 */
    linklist *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("

the last num:[%d] 

", p->data);
free(p);

5、結(jié)論

通過(guò)以上程序?qū)崿F(xiàn)，展示了用C語(yǔ)言思維方式構(gòu)建高效、清晰的嵌入式程序的過(guò)程。重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)運(yùn)算和指針操作的靈活運(yùn)用。這個(gè)例子雖然簡(jiǎn)單，但在實(shí)際嵌入式開(kāi)發(fā)中，這種思維方式將有助于處理更復(fù)雜的問(wèn)題和提高程序的運(yùn)行效率。 希望本文能夠幫助嵌入式工程師更好地理解和運(yùn)用C語(yǔ)言，構(gòu)建出更為優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)。

審核編輯：湯梓紅