c++ - java - comparar lenguajes de programación - ¿Por qué el procesamiento de una matriz ordenada es más rápido que el de una matriz sin ordenar?

lenguaje de programación para bioinformática / java / performance / optimization / branch-prediction

He aquí un trozo de código C++que muestra un comportamiento muy peculiar.Por alguna extraña razón,ordenar los datos hace que el código sea milagrosamente casi seis veces más rápido:

#include <algorithm>
#include <ctime>
#include <iostream>

int main()
{
    // Generar datos
    const unsigned arraySize = 32768;
    int data[arraySize];

    for (unsigned c = 0; c < arraySize; ++c)
        data[c] = std::rand() % 256;

    // !!! Con esto, el siguiente ciclo corre más rápido.
    std::sort(data, data + arraySize);

    // Prueba
    clock_t start = clock();
    long long sum = 0;

    for (unsigned i = 0; i < 100000; ++i)
    {
        // Bucle primario
        for (unsigned c = 0; c < arraySize; ++c)
        {
            if (data[c] >= 128)
                sum += data[c];
        }
    }

    double elapsedTime = static_cast<double>(clock() - start) / CLOCKS_PER_SEC;

    std::cout << elapsedTime << std::endl;
    std::cout << "sum = " << sum << std::endl;
}

Al principio,pensé que podría tratarse de una anomalía del lenguaje o del compilador,así que probé con Java:

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // Generar datos
        int arraySize = 32768;
        int data[] = new int[arraySize];

        Random rnd = new Random(0);
        for (int c = 0; c < arraySize; ++c)
        data[c] = rnd.nextInt() % 256;

        // !!! Con esto, el siguiente ciclo corre más rápido.
        Arrays.sort(data);

        // Prueba
        long start = System.nanoTime();
        long sum = 0;

        for (int i = 0; i < 100000; ++i)
        {
            // Bucle primario
            for (int c = 0; c < arraySize; ++c)
            {
                if (data[c] >= 128)
                    sum += data[c];
            }
        }

        System.out.println((System.nanoTime() - start) / 1000000000.0);
        System.out.println("sum = " + sum);
    }
}

Aplet123



Answer #1

En la misma línea (creo que esto no se destacó en ninguna respuesta) es bueno mencionar que a veces (especialmente en el software donde el rendimiento es importante, como en el kernel de Linux) puede encontrar algunas declaraciones if como las siguientes:

if (likely( everything_is_ok ))
{
    /* Hacer algo */
}

o similar:

if (unlikely(very_improbable_condition))
{
    /* Hacer algo */    
}