Gibt es eine effizientere Möglichkeit, die Einbeziehung ganzzahliger Bereiche zu testen?

Testen auf Bereichseinschluss mit erhöhter Effizienz

Um festzustellen, ob eine Ganzzahl in einen bestimmten Bereich fällt, eine gängige Praxis in Programmiersprachen wie C und C beinhaltet den Vergleich mit den Start- und Endpunkten des Bereichs. Dieser Ansatz ist zwar unkompliziert, aber nicht der effizienteste.

Einführung einer effizienteren Technik

Eine alternative Methode zum Testen der Bereichseinbeziehung besteht darin, einen einzigen Vergleich zu verwenden, was die Kosten erheblich reduziert der Rechenaufwand. Diese Technik basiert auf bitweisen Operationen und wandelt die Zahl und den Bereich effektiv in einen Ursprungspunkt um. Wenn die konvertierte Zahl negativ oder größer als die Differenz zwischen der Ober- und Untergrenze des Bereichs ist, weist dies darauf hin, dass die Zahl außerhalb des angegebenen Bereichs liegt.

Code-Implementierung

Nachfolgend finden Sie eine Implementierung dieser Technik in C/C:

if ((unsigned)(number - lower) <= (upper - lower))
    in_range(number);

Optimierung Überlegungen

In der Praxis sind die Effizienzgewinne marginal, insbesondere in modernen Systemen, die die Zweierkomplementdarstellung für ganze Zahlen verwenden. In bestimmten Szenarien, in denen es auf Geschwindigkeit ankommt, kann diese Technik jedoch eine spürbare Verbesserung bewirken. Die Vorabberechnung der Differenz zwischen der Ober- und Untergrenze des Bereichs außerhalb von Schleifen kann die Leistung weiter verbessern.

Fazit

Diese optimierte Methode zum Testen der Bereichseinbeziehung nutzt bitweise Operationen um den Rechenaufwand zu minimieren. Während der Geschwindigkeitsgewinn in den meisten Fällen gering sein mag, kann er in leistungsempfindlichen Anwendungen von Vorteil sein.

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