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ダミー変数を積極的に使用: Sample 2: 球座標から直座標への変換(C)
■ 概要
式(1)は球座標から直座標に変換するための式です。sinやcosなどの関数が多くあり、いかにも重そうな計算です。よく見ると、繰り返しとなる計算があります。
それを見つけて計算を少しでも軽くしましょう。
... 式(1)
下の｢回答例」ボタンをクリックすれば、式(2)に回答例が表示されます。
興味がある方はクリックする前にぜひ考えてみてください。
... 式(2)
Code 1は式(1)によってコーディングしたものです。Code 2は式(2)によってコーディングしたものです。配列xとyのサイズnは10,000とします。計算時間が非常に短いので、より正確な計算時間を得るためにこの計算は1000回まわします。
■ ソースコード
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◆ Code 1
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◆ Code 2
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
int main()
{
int i,j;
int n = 10000, m = 1000;
// Initialization
double *r = new double[n];
double *theta = new double[n];
double *phi = new double[n];
double *x = new double[n];
double *y = new double[n];
double *z = new double[n];
for (i=0; i<n; i++) r[i] = rand();
for (i=0; i<n; i++) theta[i] = rand();
for (i=0; i<n; i++) phi[i] = rand();
// Start time
clock_t time0 = clock();
// Main calculation
for (j=0; j<m; j++)
for (i=0; i<n; i++) {
//
x[i] = r[i] * cos(theta[i]) * cos(phi[i]);
y[i] = r[i] * cos(theta[i]) * sin(phi[i]);
z[i] = r[i] * sin(theta[i]);
}
// Finish time
clock_t time1 = clock();
// Output time
double time = (double)(time1-time0)/CLOCKS_PER_SEC;
printf("Time = %15.7f sec\n", time);
delete[] r;
delete[] theta;
delete[] phi;
delete[] x;
delete[] y;
delete[] z;
return 0;
}
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
int main()
{
int i,j;
int n = 10000, m = 1000;
// Initialization
double *r = new double[n];
double *theta = new double[n];
double *phi = new double[n];
double *x = new double[n];
double *y = new double[n];
double *z = new double[n];
for (i=0; i<n; i++) r[i] = rand();
for (i=0; i<n; i++) theta[i] = rand();
for (i=0; i<n; i++) phi[i] = rand();
// Start time
clock_t time0 = clock();
// Main calculation
for (j=0; j<m; j++)
for (i=0; i<n; i++) {
double d = r[i] * cos(theta[i]);
x[i] = d * cos(phi[i]);
y[i] = d * sin(phi[i]);
z[i] = r[i] * sin(theta[i]);
}
// Finish time
clock_t time1 = clock();
// Output time
double time = (double)(time1-time0)/CLOCKS_PER_SEC;
printf("Time = %15.7f sec\n", time);
delete[] r;
delete[] theta;
delete[] phi;
delete[] x;
delete[] y;
delete[] z;
return 0;
}
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■ 計算時間の測定結果
Code 1とCode 2の計算時間の測定結果を表1に示します。ここではそれぞれのコードを5回実行して、平均とCode 1とCode 2との計算時間の比率も表示します。
表1 計算時間の測定結果(単位: sec)
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1回目 |
2回目 |
3回目 |
4回目 |
5回目 |
平均 |
倍率 |
| Code 1 |
2.17 |
2.07 |
2.06 |
2.06 |
2.07 |
2.09 |
1.25 |
| Code 2 |
1.67 |
1.70 |
1.68 |
1.67 |
1.65 |
1.67 |
- |
■ 考察
Code 1はCode 2に1.25倍遅いという結果が得ました。
