Оптимизация кода

Оптимизация кода
Это статья об оптимизации программ и данных на всех этапах программирования.
Об оптимизациях, применяемых компиляторами, см.: Оптимизация компилятора.

В информатике оптимизацией называется процесс модификации системы для улучшения её эффективности. Система может быть одиночной компьютерной программой, набором компьютеров или даже целой сетью, такой как Internet.

Несмотря на то, что слово «оптимизация» использует тот же самый корень, что и слово «оптимальный», процесс оптимизации весьма редко порождает оптимальную систему, поэтому всегда имеются уступки (tradeoffs).

Оптимизация должна проводиться с осторожностью. Тони Хоар впервые произнёс, а Дональд Кнут впоследствии часто повторял известное высказывание: «Преждевременная оптимизация — это корень всех бед». Очень важно иметь для начала озвученный алгоритм и работающий прототип.

Содержание

Основы

Некоторые задачи часто могут быть выполнены более эффективно. Например, рассмотрим следующую программу на языке Си, которая суммирует все целые числа от 1 до N:

int i, sum = 0;
for (i = 1; i <= N; i++)
  sum += i;
printf ("sum: %d\n", sum);

Этот код может быть (подразумевая, что нет переполнения) переписан, используя математическую формулу, в следующем виде:

int sum = (N * (N+1)) / 2;
printf ("sum: %d\n", sum);

Термин «оптимизация» обычно подразумевает, что система сохраняет ту же самую функциональность. Однако, значительное улучшение производительности часто может быть достигнуто с помощью решения насущной проблемы и удаления избыточной функциональности. Например, если обоснованно допустить, что программе не требуется поддерживать более, чем (скажем) 100 элементов при вводе, то возможно использовать статическое выделение памяти вместо медленного динамического.

Уступки (tradeoffs)

Оптимизация в основном фокусируется на одиночном или повторном времени выполнения, использовании памяти, дискового пространства, пропускной способности или некотором другом ресурсе. Это обычно требует уступок — один параметр оптимизируется за счёт других. Например, увеличение размера кэша улучшает производительность времени выполнения, но также увеличивает потребление памяти. Другие распространённые уступки включают прозрачность кода и его выразительность. Сложные специализированные алгоритмы требуют больше усилий по отладке и увеличивают вероятность ошибок.

Различные области

В исследовании операций, оптимизация — это проблема определения входных значений функции, при которых она имеет максимальное или минимальное значение. Иногда на эти значения накладываются ограничения, такая задача известна как ограниченная оптимизация.

В программировании, оптимизация обычно обозначает модификацию кода и его установок компиляции для данной архитектуры для производства более эффективного ПО.

Типичные проблемы имеют настолько большое количество возможностей, что программисты обычно могут позволить использовать только «достаточно хорошее» решение.

Узкие места

Для оптимизации требуется найти узкое место: критическую часть кода, которая является основным потребителем необходимого ресурса. Улучшение примерно 20 % кода влечёт за собой изменение 80 % результатов (см. также принцип Парето).

Архитектурный дизайн системы особенно сильно влияет на её производительность. Выбор алгоритма влияет на эффективность больше, чем любой другой элемент дизайна. Более сложные алгоритмы и структуры данные могут хорошо оперировать с большим количеством элементов, в то время как простые алгоритмы подходят для небольших объёмов данных — накладные расходы на инициализацию более сложного алгоритма могут перевесить выгоду от его использования.

Чем больше памяти использует программа, тем быстрее она обычно выполняется. Например, программа-фильтр обычно читает каждую строку, фильтрует и выводит эту строку непосредственно. Поэтому она использует память только для хранения одной строки, но её производительность обычно очень плохая. Производительность может быть значительно улучшена чтением целого файла и записью потом отфильтрованного результата, однако этот метод использует больше памяти. Кэширование результата также эффективно, однако требует большего количества памяти для использования.

См. также

  • Оптимизация в Java
  • Оптимизация в C++
  • Абстрактная интерпретация
  • Метрика хорошести
  • Кэширование
  • Принцип KISS
  • Граф передачи управления
  • Ленивые вычисления
  • Низкоуровневая виртуальная машина
  • Мемоизация
  • Окрестность памяти
  • Профилирование (анализ производительности)
  • Теория очередей
  • Симулятор
  • Гипотетическое исполнение
  • Время выполнения наихудшего случая

Ссылки

Литература

  • Jon Bentley. Writing Efficient Programs. ISBN 0-13-970251-2
  • Дональд Кнут. Основные алгоритмы // Искусство программирования = The Art of Computer Programming, vol.1. Fundamental Algorithms. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2006. — Т. 1. — 720 с. — ISBN 0-201-89683-4
  • Дональд Кнут. Получисленные методы // Искусство программирования = The Art of Computer Programming, vol.2. Seminumerical Algorithms. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — Т. 2. — 832 с. — ISBN 0-201-89684-2
  • Дональд Кнут. Сортировка и поиск // Искусство программирования = The Art of Computer Programming, vol.3. Sorting and Searching. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — Т. 3. — 824 с. — ISBN 0-201-89685-0

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Оптимизация кода" в других словарях:

  • Оптимизация (информатика) — Эта статья об оптимизации программ и данных вообще; об оптимизациях, применяемых компиляторами см.: Оптимизация компилятора. У этого термина существуют и другие значения, см. Оптимизация. Оптимизация  модификация системы для улучшения её… …   Википедия

  • Оптимизация (вычислительная техника) — Это статья об оптимизации программ и данных на всех этапах программирования. Об оптимизациях, применяемых компиляторами, см.: Оптимизация компилятора. В информатике оптимизацией называется процесс модификации системы для улучшения её… …   Википедия

  • Оптимизация (компьютер) — Это статья об оптимизации программ и данных на всех этапах программирования. Об оптимизациях, применяемых компиляторами, см.: Оптимизация компилятора. В информатике оптимизацией называется процесс модификации системы для улучшения её… …   Википедия

  • Оптимизация (программирование) — Это статья об оптимизации программ и данных на всех этапах программирования. Об оптимизациях, применяемых компиляторами, см.: Оптимизация компилятора. В информатике оптимизацией называется процесс модификации системы для улучшения её… …   Википедия

  • Оптимизация ресурсов — Это статья об оптимизации программ и данных на всех этапах программирования. Об оптимизациях, применяемых компиляторами, см.: Оптимизация компилятора. В информатике оптимизацией называется процесс модификации системы для улучшения её… …   Википедия

  • Оптимизация компилятора — Эту страницу предлагается объединить с Оптимизирующий компилятор. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К …   Википедия

  • Запутывание кода — Обфускация (от лат. obfuscare затенять, затемнять; и англ. obfuscate делать неочевидным, запутанным, сбивать с толку), или запутывание кода приведение исходного текста или исполняемого кода программы к виду, сохраняющему ее функциональность, но… …   Википедия

  • Удаление мёртвого кода — В теории компиляторов удалением мёртвого кода (англ. dead code elimination, DCE) называется оптимизация, удаляющая мёртвый код. Мёртвым кодом (так же бесполезным кодом) называют код, исполнение которого не влияет на вывод программы, все… …   Википедия

  • Удаление недостижимого кода — В теории компиляторов удалением недостижимого кода (англ. unreachable code elimination) называется оптимизация, удаляющая недостижимый код, то есть код, который содержится в программе, но по каким то причинам, никогда не исполняется[1]. В… …   Википедия

  • Межпроцедурная оптимизация — (англ. Interprocedural Optimization, IPO) или полнопрограммная оптимизация  оптимизация компилятора, которая затрагивает несколько процедур, зачастую находящихся в разных модулях. Такую оптимизацию можно применить, лишь проанализировав… …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «Оптимизация кода» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»