Java elapsedTime()公式

Question

我正在为fibonacci算法做一个小项目。

我使用下面的方法来计算算法。注意，elapsedTime()返回一个double。

public static void fibonacciSequence(long n1, long n2) {

    t0 = stopwatch.elapsedTime();
    System.out.print("index: " + index + " -> " + n1 + "\t");
    t1 = stopwatch.elapsedTime();
    lapTime = (1000 * t1 - 1000 * t0) / 1000;
    StdOut.println(" (" + lapTime + "\t " + t1 + ")");

    if (index == stoppingPoint) {
        return;
    }
    index++;
    fibonacciSequence(n2, n1 + n2);
}

现在，不要过多地关注算法本身--它是固定的。我只是不明白lapTime的公式。为什么不能

lapTime = t1-t0; 

Answer 1

这属于来自Java普林斯顿Stdlib的Java普林斯顿Stdlib类。这个类是用来度量算法执行时间的。实现如下(删除注释和此类数据)：

public class Stopwatch { 

    private final long start;

    public Stopwatch() {
        start = System.currentTimeMillis();
    } 

    public double elapsedTime() {
        long now = System.currentTimeMillis();
        return (now - start) / 1000.0;
    }
}

由于它使用的是System.currentTimeMillis()，所以它的工作时间为毫秒。但是elapsedTime方法已经将其转换为秒，但作为一个double。所以你现在的公式是：

lapTime = (1000 * t1 - 1000 * t0) / 1000;

确保将数据转换为纯double操作。因此，公式可以重写为：

lapTime = t1 - t0;

没有问题。

注意，仍然是，这不是度量代码执行时间的正确方法。您应该使用System.nanoTime()代替。

更多信息：

• 如何度量Java中经过的时间？

为了更深入地理解这些操作之间是否没有区别，让我们创建一个基本测试：

public class FormulaTest {
    static double formula1(double t0, double t1) {
        return (1000 * t1 - 1000 * t0) / 1000;
    }

    static double formula2(double t0, double t1) {
        return t1 - t0;
    }

    static void printResults(double t0, double t1) {
        System.out.println("t0: " + t0);
        System.out.println("t1: " + t1);
        System.out.println("Formula1: " + formula1(t0, t1));
        System.out.println("Formula2: " + formula1(t0, t1));
        System.out.println("---------------------------------------------------");
    }

    public static void main(String[] args) throws java.lang.Exception {
        // your code goes here
        printResults(0, 10);
        printResults(System.currentTimeMillis(), System.currentTimeMillis());
        printResults(System.currentTimeMillis(), System.currentTimeMillis() + 142);
        printResults(1.7976931348623157e+300 - 5000, 1.7976931348623157e+300);
        printResults(
            109999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999.0,
            119999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999.0);
        printResults(
            10.9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999,
            11.9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999);
        printResults(
            823145321462149234.651985149616914621346234923149621346921394613293423951932415934159213226314,
            844329146321496321.532159341563149513495139159341593415793415431951349513891585443951391593151);
        printResults(
            82314532.1462149234651985149616914621346234923149621346921394613293423951932415934159213226314,
            84432914.6321496321532159341563149513495139159341593415793415431951349513891585443951391593151);
        printResults(1.7976931348623157e+307, 4.9e-323);
        printResults(Double.MAX_VALUE, Double.MAX_VALUE);
        printResults(Double.MIN_VALUE - 10, Double.MIN_VALUE);
    }
}

输出：

t0: 0.0
t1: 10.0
Formula1: 10.0
Formula2: 10.0
---------------------------------------------------
t0: 1.410290897577E12
t1: 1.410290897577E12
Formula1: 0.0
Formula2: 0.0
---------------------------------------------------
t0: 1.410290897577E12
t1: 1.410290897719E12
Formula1: 142.0
Formula2: 142.0
---------------------------------------------------
t0: 1.7976931348623156E300
t1: 1.7976931348623156E300
Formula1: 0.0
Formula2: 0.0
---------------------------------------------------
t0: 1.1E71
t1: 1.2E71
Formula1: 9.999999999999985E69
Formula2: 9.999999999999985E69
---------------------------------------------------
t0: 11.0
t1: 12.0
Formula1: 1.0
Formula2: 1.0
---------------------------------------------------
t0: 8.2314532146214925E17
t1: 8.4432914632149632E17
Formula1: 2.1183824859347024E16
Formula2: 2.1183824859347024E16
---------------------------------------------------
t0: 8.231453214621492E7
t1: 8.443291463214964E7
Formula1: 2118382.4859347227
Formula2: 2118382.4859347227
---------------------------------------------------
t0: 1.7976931348623158E307
t1: 4.9E-323
Formula1: -Infinity
Formula2: -Infinity
---------------------------------------------------
t0: 1.7976931348623157E308
t1: 1.7976931348623157E308
Formula1: NaN
Formula2: NaN
---------------------------------------------------
t0: -10.0
t1: 4.9E-324
Formula1: 10.0
Formula2: 10.0
---------------------------------------------------

即使在边缘情况下，Double.MAX_VALUE和Double.MIN_VALUE公式的结果也是不同的。即使结果是-Infinity或NaN (不是一个数字)。

简而言之:使用最后一个公式：

lapTime = t1 - t0;

Answer 2

用于计算变量lapTime的表达式可以简化，并且您已经发布了它所具有的最简单的表示形式。

lapTime = (1000 * t1 - 1000 * t0) / 1000; 

取而代之的是：

lapTime = t1 - t0;

它可以通过简单代数来确定。甚至有可能，考虑到t1和t0是double，这两个表达式可能产生不同的值，即使它们在数学上是等价的。看这里。

就您想要解决的问题而言，度量Java程序有龙的执行时间。这是我用微基准测量的自己的尝试，我最终认为这是一个失败。

Answer 3

应该是的。

(a * x - a * y) / a == (x - y) * a / a == x - y

就你而言：

(1000 * t1 - 1000 * t0) / 1000 == (t1 - t0) * 1000 / 1000 == t1 - t0

因此，编写lapTime = t1-t0是个好主意，因为它使代码更容易理解。

此外，您还避免了long溢出的风险，不再乘以1000。