軟件工程-構建之法理解C#一小段程序－互聯網

文章出處

一、前言

老師給出的要求：

閱讀下面程序，請回答如下問題：

問題1：這個程序要找的是符合什么條件的數？

問題2：這樣的數存在么？符合這一條件的最小的數是什么？

問題3：在電腦上運行這一程序，你估計多長時間才能輸出第一個結果？時間精確到分鐘（電腦：單核CPU 4.0G Hz，內存和硬盤等資源充足）。

問題4：在多核電腦上如何提高這一程序的運行效率?

（注：該程序、用C#語言編寫，但是只要有C語言基礎完全沒有閱讀壓力，如果對部分語句不懂請自行查詢）

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Text;

namespace FindTheNumber

{
　　class Program
　　{
　　　　static void Main(string[] args)
　　　　{
int [] rg ={2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19，20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31};
　　　　　　for (Int64 i = 1; i < Int64.MaxValue; i++)
　　　　　　{
　　　　　　　　int hit = 0;
　　　　　　　　int hit1 = -1;
　　　　　　　　int hit2 = -1;
　　　　　　　　for (int j = 0; (j < rg.Length) && (hit <=2) ; j++)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　if ((i % rg[j]) != 0)
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　hit++;
　　　　　　　　　　　　if (hit == 1)
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　hit1 = j;
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　else if (hit == 2)
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　hit2 = j;
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　else
　　　　　　　　　　　　　　break;
　　　　　　　　　　}

　　　　　　　　}
　　　　　　　　if ((hit == 2)&& (hit1+1==hit2))
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　Console.WriteLine("found {0}", i);
　　　　　　　　}
　　　　　　}
　　　　}
　　}
}

二、分析

自己第一次看到這個C#代碼時候，就覺得C#繼承了C及C++語言的特性。首先我看著別扭，我把它寫成了c語言。

Int64相當于2^64次方，10^20次方，相當于10億=10^10次方。

(1)當i=1

j=0 i%rg[0]=1%2=1 1!=0 hit++ hit=1 hit1=j=0;

j=1 i%rg[1]=1%3=1 1!=0 hit++ hit=2 hit1=j=1;

j=2 i%rg[2]=1%4=1 1!=0 hit++ hit=3 break跳出當前循環。判斷是否符合條件，不符合

(2)當i=2

j=0 i%rg[0]=2%2=0 0==0

j=1 i%rg[1]=2%3=2 2!=0 hit++ hit=1 hit1=j=1;

j=2 i%rg[2]=2%4=2 2!=0 hit++ hit=2 hit2=j=2;

j=3 i%rg[3]=2%5=2 2!=0 hit++ hit=3 break跳出當前循環。判斷是否符合條件，不符合

（3）當i=3

j=0 i%rg[0]=3%2=1 1！=0 hit++ hit=1 hit1=j=0;

j=1 i%rg[1]=3%3=0 0==0 hit++ hit=2 hit2=j=1;

j=2 i%rg[2]=3%4=1 1!=0 hit++ hit=3 break跳出當前循環。判斷是否符合條件，不符合

（4）當i=4

j=0 i%rg[0]=4%2=0 0==0

j=1 i%rg[1]=4%3=1 1！=0 hit++ hit=1 hit1=j=1;

j=2 i%rg[2]=4%4=0 0==0

j=3 i%rg[3]=4%5=4 4！=0 hit++ hit=2 hit2=j=3；

j=4 i%rg[3]=4%6=4 4！=0 hit++ hit=3 break跳出當前循環。判斷是否符合條件，不符合

。。。。。。。

。。。。。。。。。

從這兒看出來：條件是：最終要是hit==2&&hit1+1==hit2；相鄰的兩個數同時取余后！=0，就一定滿足條件hit1+1==hit2

只有當相鄰的兩個數是在最后出現，break，前面所有的數都能被整除，那么問題來了，相鄰兩個數一定是一個奇數和一個偶數。偶數可以拆分為之前的2*相關的數。也就是說，偶數可以用之前的兩個數來表示。即不存在這樣的數。

三、解答

Int64相當于2^64次方，10^20次方，相當于10億=10^10次方。

問題1：這個程序要找的是符合什么條件的數？

答：這個程序要找的數，相鄰兩個數是質數的數。

問題2：這樣的數存在么？符合這一條件的最小的數是什么？

答：這樣的數不存在。

問題3：在電腦上運行這一程序，你估計多長時間才能輸出第一個結果？時間精確到分鐘（電腦：單核CPU 4.0G Hz，內存和硬盤等資源充足）。（我的電腦是四核，3，4GHz）

答：測試的數據是1億，用時5.034秒。

測試的數據是10億，用時51.160秒。（基本上是滿足增大10倍，時間上也是增大10倍）

所以，我們可以考慮認為：當數據達到10^20時，5.034*10^11秒=839 000 0000分鐘。

問題4：在多核電腦上如何提高這一程序的運行效率?

答：多核電腦中，提高每個核的運算效率。實施多線程的控制，把這些數均分到多段，一段一個核，在每一個核中計算每一段的這些數，把每一個核的運算結果輸出，多線程控制輸入，運算，控制。

附帶一張轉換成C語言的代碼（用Codeblock測得時間）

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
     long long i,j;
    int a[]={2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31};
    for(i=1;i<1000000000;i++)//1億
    {
        int hit=0;
        int hit1=-1;
        int hit2=-1;
        for(j=0;j<30&&hit<=2;j++)
        {
            if(i%a[j]!=0)
            {
                hit++;
                if(hit==1)
                    hit1=j;
                else if(hit==2)
                    hit2=j;
                else
                    break;

            }
        }
        if(hit==2&&(hit1+1==hit2))
            cout<<i<<endl;
    }
    return 0;
}