关于对求n次方算法优化过程中遇到的一些问题

最新推荐文章于 2024-04-25 01:14:51 发布
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分类专栏： 杂谈 文章标签： java jvm CPU占用
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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_32946725/article/details/88092207
本文探讨在Java中求n次方的三种算法，包括累乘、2的指数次方计算和字典思想的优化方法。在执行10万次时，所有方法CPU占用低且无垃圾回收。然而，随着执行次数增加到100万次、500万次甚至1亿次，原本以为的优化导致了负优化现象。作者怀疑这可能是由于编译器和JVM在多线程优化方面的表现。尽管第一种算法在CPU占用上看似较低，但实际效率低于其他两种。由于作者对解决方案的局限性，没有提出具体的优化建议。代码基于IntelliJ IDEA和JDK1.8，涉及的理论包括IEEE754浮点数格式、位运算和快速收敛算法。

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关于算法优化过程中遇到的一些问题

算法描述:输入一个double值作为底数，一个int值n作为指数，求该底数n次方的结果

我在尝试执行代码时尝试了三种方法，最简单粗暴的是第一种方法，进行累乘，而第二种则是运用2的指数次方进行计算，第三种方法则是采用类似于字典的思想，运用2的指数次方并通过中间量进行计算（由于中间量即时丢弃所以空间复杂度并不高）

现在问题出现了，三种算法在分别执行约10万次时的结果如下，附带gc日志，可以看到在执行过程中均未发生gc(单位：毫秒）

图片说明

而当执行次数达到100万次时，结果如下
图片说明

500万次

图片说明

1亿次

图片说明

换句话说，随着执行次数的显著增加，优化过后的代码反而造成了负优化？

百思不得其解，直到最后猜测可能是编译器以及jvm在多线程方面的优化，
笔者打开了电脑的资源监视器重新运行了一次（图中峰值即为第一种算法执行期间CPU的占用率）
图片说明

换句话说，第一种算法的执行效率其实还是远低于第二种与第三种的，只是因为编译器和jvm对CPU使用的优化所以造成了(负优化的错觉)，限于笔者能力有限，这里无法给出可行的解决方案。

最后附上源码：（运行环境intellij IDEAx64 ultimate 2018.1,jdk1.8）
源码可能涉及到的理论知识：IEEE754浮点数格式，位运算，算法的字典思想，通过中间量计算快速进行收敛

/**
 * written by Seayn on 3rd, March
 */
import java.util.Date
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