用C语言构建高效的嵌入式程序

1、引言

嵌入式工程师在编写C语言程序时，需要注重效率和清晰的思路。本文将通过解析经典问题“猴子选大王”来展示如何用C语言思维方式构建高效、清晰的程序。

2、问题描述

考虑一群猴子，手拉手排成一个圆，从任意一只猴子开始从1开始报数，当遇到要排除的数时该猴子退出圈，从下一只猴子开始继续从1报数，如此反复，最终剩下的猴子为大王。

3、程序构架

数据获取

通过printf和scanf获取猴子的总数、起始位置和要排除的数。注意处理异常情况，确保输入合法性。

printf("input total num:");
scanf("%d", &n);
printf("from which num begin:");
scanf("%d", &k);
if(k > n || k == 0) {
    printf("please input the right begin num");
    return 1; 
}
printf("input the out num:");
scanf("%d", &m);
if(m > n || m == 0) { 
    printf("please input the right del num");
    return 2; 
}

数据运算

使用循环链表构建“猴子”的圆圈，灵活运用C语言指针操作。注意内存的动态分配和释放。

typedef struct node {
    int data;
    struct node *next;
} linklist;


/* 创建循环链表，头节点也存信息 */
linklist *head = (linklist*)malloc(sizeof(linklist));
linklist *p = head;
p->data = 1;
p->next = p;


/* 初始化循环链表 */
for (int i = 2; i <= n; i++) {
    linklist *s = (linklist*)malloc(sizeof(linklist));
    s->data = i;
    s->next = p->next;
    p->next = s;
    p = p->next;
}

提高程序运行速率

避免过度使用循环，更多地使用指针操作

/* 找到第 k 个节点 */
p = head;
for (int i = 1; i <= k; i++) {
    p = p->next;
}

4、逻辑实现

保存初始“猴子”圆圈参数

/* 保存节点总数 */
int total = n;
printf("
the out num:");
linklist *q = head;

猴子查数

猴子查数是关键，需要找到开始的“猴子”数、删除该“猴子”、将删除的循环链表首尾连接起来。

/* 只剩一个节点时停止循环 */
while (total != 1) {
    /* 报数过程，p指向要删除的节点 */
    for (int i = 1; i < m; i++) {
        p = p->next;
    }


    /* 打印要删除的节点序号 */
    printf("[%d] ", p->data);


    /* q 指向 p 节点的前驱 */
    while (q->next != p) {
        q = q->next;
    }


    /* 删除 p 节点 */
    q->next = p->next;


    /* 保存被删除节点指针 */
    linklist *s = p;


    /* p 指向被删除节点的后继 */
    p = p->next;


    /* 释放被删除的节点 */
    free(s);


    /* 节点个数减一 */
    total--;
}


/* 打印最后剩下的节点序号 */
printf("

the last num:[%d] 

", p->data);
free(p);

5、结论

通过以上程序实现，展示了用C语言思维方式构建高效、清晰的嵌入式程序的过程。重点在于数据获取、数据运算和指针操作的灵活运用。这个例子虽然简单，但在实际嵌入式开发中，这种思维方式将有助于处理更复杂的问题和提高程序的运行效率。 希望本文能够帮助嵌入式工程师更好地理解和运用C语言，构建出更为优秀的嵌入式系统。

审核编辑：汤梓红