Cprogramming 简明教程

Lookup Tables in C

C 语言中的查找表（简称 LUT ）是用特定预计算值填充的数组。查找表有助于避免在程序中执行大量计算。人们可以使用查找表来提高 C 程序的效率，而不用使用冗长的嵌套 if-else 语句或 switch 语句。

Example 1

我们来看一个查找表的简单应用。在下面的代码中，我们计算给定整数的平方。

#include <stdio.h>

int square(int x){
   return x*x;
}

int main(){

   int num[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

   for (int i = 0; i <= 4; i++){
      printf("No: %d \tSquare(%d): %d\n", i+1, i+1, square(i+1));
   }

   return 0;
}

Output

当你运行这段代码时，它将产生以下输出：

No: 1 	Square(1): 1
No: 2 	Square(2): 4
No: 3 	Square(3): 9
No: 4 	Square(4): 16
No: 5 	Square(5): 25

Example 2

尽管上述程序运行良好，但对于数组索引的每个值，它都涉及对 square() 函数的频繁调用。

相反，我们可以声明一个数组来存储数字的平方，并直接从索引访问计算得到的平方。

#include <stdio.h>

int main(){

   int squares[5] = {1, 4, 9, 16, 25};
   for (int i = 0; i <= 4; i++){
      printf("No: %d \tSquare(%d): %d\n", i+1, i+1, squares[i]);
   }

   return 0;
}

Output

运行代码并检查其输出：

No: 1 	Square(1): 1
No: 2 	Square(2): 4
No: 3 	Square(3): 9
No: 4 	Square(4): 16
No: 5 	Square(5): 25

Example 3

在下面的示例中，我们提取与其原子序数对应的元素的名称。

# include <stdio.h>

int main(){

   int num = 3;

   switch (num){
      case 1: puts("Hydrogen"); break;
      case 2: puts("Helium"); break;
      case 3: puts("Lithium"); break;
      case 4: puts("Beryllium"); break;
      case 5: puts("Boron"); break;
      default: puts("error: unknown element!");
   }

   return 0;
}

Output

它将生成如下输出：

Lithium

Example 4

我们使用查找表（填充所有元素名称的数组）来简化程序，而不是为每个元素使用冗长的 switch 语句 −

#include <stdio.h>

static const char *table[] = {
   "Hydrogen", "Helium", "Lithium", "Beryllium", "Boron"
};

int main(){

   int num = 3;

   if (num >= 1 && num <= 5){
      printf("Name of the element with atomic number %d is %s", num, table[num-1]);
   } else {
      puts("error: Atomic number not in the lookup table!");
   }

   return 0;
}

Output

运行代码并检查其输出：

Name of the element with atomic number 3 is Lithium

Lookup Tables in 7-Segment LED Display

在嵌入式系统的设计中，查找表被广泛使用，因为它可以提高应用程序的性能。

在很多设备中，七段式 LED 显示器用于显示视觉输出。该设备的八个段根据二进制数字序列照明。我们使用查找表将数字 0 至 9 转换为七段信号以驱动显示器。

Example

数字的 7 段二进制代码存储为数组元素。然后将十六进制代码转换为用于驱动 7 段显示器的二进制代码。

#include <stdio.h>

int main(){

   // Array to represent numbers 0-9 in 7-segment display binary encoding
   int const nums[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};

   static int bin[8];

   int i = 0, num = 7,  rem;

   printf("The binary equivalent of 7 is: ");

   for (i = 7; i >= 0; i--){
      rem = num % 2;
      bin[i] = rem;
      num /= 2;
   }

   for (i = 0; i <= 7; i++){
      printf("%d", bin[i]);
      if (i == 3) printf(" ");
   }

   return 0;
}

运行代码并检查其输出：

The binary equivalent of 7 is: 0000 0111

最低有效位表示段“a”、“b”、“c”和“d”。最高有效位为“e”、“f”、“g”和“h”。段“a”、“b”和“c”点亮以显示 7，让其他段关闭。