基于单片机数字拆分的一种高效算法

2015-06-01闫海环刘国华刘晨

中国科技纵横 2015年10期

闫海环刘国华刘晨

【摘要】为了提高单片机在数据拆分程序中的执行效率，提出采用“二分拆分”算法。该方法不需要做16位的余数算法及16位的除法算法，采用简单的判断语句即可获得各位对应数值。文章对该算法在数据拆分中的应用进行原理分析，同时进行了软件设计，通过实验验证“二分拆分”算法的高效性。

【关键词】单片机 “二分拆分”算法效率

随着科技的发展，在以单片机为核心的智能仪表系统中，常常遇到，需要将数据直观地显示出来，以方便人们监视智能系统的工作情况或直接读取各仪表测量的结果，此时就需要将程序中的数据进行拆分。目前国内许多单片机书籍或网络上介绍并提供了许多子程序，但程序执行效率不高。本文重点介绍了一种“二分拆分”算法，可以大大提高数据拆分的效率。

1“传统拆分”算法

“传统拆分”算法思想：两个整型数据进行除法或求余运算。C语言中，两个整数相除、求余运算的结果是整数。

三位数的“传统拆分”算法软件实现：假设预拆分的三位数data（569），首先进行高位数字的拆分：data（569）/100，得到高位数字5；其次进行中间位数字的拆分：data（569）% 100得到数据69，69/10得到中间位数字6；最后低位数据的拆分：data（569）% 10，得到低位数字9。

“传统拆分”算法C语言代码简单。但是大部分的C编译器的求余运算都是调用子程序来完成，代码长，执行速度慢。

2“二分拆分”算法

“二分拆分”的思想：首先确定有限区间，将区间分成两部分，通过判断数据的单调性，逐步将有限区间缩小，直至有限区间在所求范围内，便可拆分出满足要求的数值。“二分拆分”算法主要采用“if（表达式）语句1 else 语句2”，每次判断即可筛掉一半数据。针对单片机来说， “二分拆分”算法的效率远远高于全遍历的线性判断及传统的取余算法。

三位数的“二分拆分”算法软件实现方法：假设预拆分的三位数data（569），首先进行高位数字的拆分：①三位数的有限区间为[0，999]，将该区间划分成两部分[0，599]和B（599，999]。数据data（569）与599进行比较，小于599，确定查找区域为[0，599]。②需要将区间[0，599]再划分成两部分[0，299]和（299，599]。数据data（569）与299进行比较，大于299，确定查找区域为（299，599]。③需要将区间（299，599]再划分成两部分（299，399]和（399，599]。数据data（569）与399进行比较，大于399，确定查找区域为（399，599]。④需要将区间（399，599]再划分成两部分（399，499]和（499，599]。数据data（569）与499进行比较，此时数据data（569）>499且<599，因此可以确定百位数字为5，剩余两位数为data（569）-500。以此类推在有限区间为：[0，999]，可将数据划分成区域10个区域，每个区域对应百位数字：[0，99]→0，（99，199]→1，（199，299]→2，（299，399]→3，（399，499]→4，（499，599]→5，（599，699]→6，（699，799]→7，（799，899]→8，（899，999]→9。其次进行中间位数字的拆分：①两位数的有限区间为[0，99]，将该区间划分成两部分[0，59]和B（59，99]。数据data（69）与59进行比较，大于59，确定查找区域为（59，99]。②需要将区间（59，99]再划分成两部分（59，79]和（79， 99]。数据data（69）与79进行比较，小于79，确定查找区域为（59，79]。③需要将区间（59，79]再划分成两部分（59，69]和（69，79]。数据data（69）与69进行比较，等于69，确定查找区域为（59，69]。因此可以确定中间位数字为6，剩余一位数为data（69）-60。以此类推在有限区间为：[0，99]，可将数据划分成区域10个区域，每个区域对应百位数字：[0，9]→0，（9，19]→1，（19，29]→2，（29，39]→3，（39，49]→4，（49，59]→5，（59，69]→6，（69，79]→7，（79，89]→8，（89，99]→9。最后获得低位数字为9。

高位数字、中间位数字的拆分函数，采用数组名作为函数参数，由于数组名代表的是数组元素的首地址，传递的值是地址，因此要求形参为数组名或指针变量。通俗理解，形参指针变量与实参数组共占同一段内存单元，在调用函数期间，如果改变了形参数组的值，也就改变了实参数组的值。中间数字的拆分函数需特别注意：形参获得的地址是数组首地址，此时需要将形参地址+1，并赋给形参。如图1。

在C语言中，用指针编写的程序比用数组下标编写的程序执行速度快。因此形参采用指针变量。

static unsigned int high_data， mid_data， low_data； //高位、中间位、低位数字定义

static void baiwei（unsigned int *p）； //高位数字的拆分函数

static void shiwei（unsigned int *p）； //中间数字的拆分函数

static void dispose_datafunc（unsigned int data） //数据拆分函数定义

{

unsigned int array[3]；

*array = data；

baiwei（array）；

shiwei（array）；

high_data = array[0]；

mid_data = array[1]；