用C語言進行程序構(gòu)架構(gòu)建的“三板斧”

作為嵌入式工程師，寫一個效率高效，思路清晰的C語言程序是我們的終極目標，那么，怎么才能寫好這樣的程序呢?首先，我們要用C語言的思維方式來進行程序的構(gòu)架構(gòu)建;其次，要有良好的C語言算法基礎(chǔ)，以此來實現(xiàn)程序的邏輯構(gòu)架;最后，靈活運用C語言的指針操作。

雖然看起來以上的說法很抽象，給人如墜霧里的感覺，其實就是用C語言進行遇到問題、分析問題和解決問題的過程。那么，下文將給你介紹如何耍這“三板斧”。

嵌入式工程師在編寫C語言程序的時候，要針對遇到的問題進行程序構(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，手拉手排成一個圓，從任意一只猴子開始從1開始報數(shù)，當遇到要排除的數(shù)(預(yù)先設(shè)定)時該猴子退出該圈，從下一只猴子開始繼續(xù)從1報數(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?

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第一板斧，用C語言的思維方式進行程序構(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數(shù)；

b、數(shù)據(jù)運算，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、提高程序的運行速率，少用循環(huán)多用指針。

第二板斧，用C語言進行邏輯實現(xiàn)

a、 數(shù)據(jù)獲取，通過printf和scanf進行參數(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; }

同時注意異常時的處理，比如上面兩個if語句就是異常情況的判斷，每種異常情況對應(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)點類型 */

typedef struct node

{

int data;

struct node *next;

}linklist;

構(gòu)建循環(huán)鏈表進行“猴子”的圓圈建設(shè)。

/* 創(chuàng)建循環(huán)鏈表，頭節(jié)點也存信息 */

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“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：內(nèi)存的開辟，此時遵守使用多少開辟多少的原則。

如果一下開辟過多，會引起內(nèi)存泄露的問題，但是，這個小程序是不會遇到這種問題了。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。這個時候有心的話還會聯(lián)想到雙向鏈表的情況。

c、 /* 找到第 k 個節(jié)點 */

p = head;

for (i = 1; i <= k; i++)

{

p = p->next;

}

找到從第幾個位置開始計數(shù)。此時，p指向開始的“猴子”。因為采用了鏈表方法，這個過程只需要關(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)點總數(shù) */

total = n;

printf("\nthe out num:");

q = head;

為什么要保留這個呢?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。

/* 只剩一個節(jié)點時停止循環(huán) */

while (total != 1)

{

/* 報數(shù)過程，p指向要刪除的節(jié)點 */

for (i = 1; i < m; i++)

{

p = p->next;

}

/* 打印要刪除的節(jié)點序號 */

printf("[%d] ", p->data);

/* q 指向 p 節(jié)點的前驅(qū) */

while (q->next != p)

{

q = q->next;

}

/* 刪除 p 節(jié)點 */

q->next = p->next;

/* 保存被刪除節(jié)點指針 */

s = p;

/* p 指向被刪除節(jié)點的后繼 */

p = p->next;

/* 釋放被刪除的節(jié)點 */

free(s);

/* 節(jié)點個數(shù)減一 */

total--;

}

/* 打印最后剩下的節(jié)點序號 */

printf("\n\nthe last num:[%d] \n\n", p->data);

free(p);

}

通過以上數(shù)據(jù)運算，可以完成相應(yīng)鏈表元素的刪除，這或許就是C語言程序的魅力所在。

第三把斧，使用C語言的指針

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行速度，這在另一方面達到了我們的“第三把斧”的目的。

指針的優(yōu)勢，或許在本程序中表現(xiàn)的不明顯，在大量數(shù)據(jù)和對操作速度要求比較敏感的情況下會很明顯，比如Linux內(nèi)核中，就會有很好的體現(xiàn)。

總之，對于嵌入式工程師，不但能設(shè)計出好的硬件電路，如果也能寫出好的軟件程序就會讓我們的生活更加美好。工程師們，耍起這“C語言的三把斧”!