算术解
如果有人定义了你的函数应该返回什么，她会将其描述为“f(a, b) 返回在实际除数环中a 除以b 的最接近的整数。”
因此，问题可以概括为：我们能否仅使用整数除法来定义这个最接近的整数。我想我们可以。
恰好有两个候选者作为最接近的整数：a / b 和(a / b) + 1(1)。选择很简单，如果a % b 更接近0 和b，那么a / b 就是我们的结果。如果不是，(a / b) + 1 是。
然后可以编写类似的东西，忽略优化和良好实践：
int divide(int a, int b)
{
const int quot = a / b;
const int rem = a % b;
int result;
if (rem < b - rem) {
result = quot;
} else {
result = quot + 1;
}
return result;
}
虽然此定义满足了需求，但可以通过使用 std::div() 计算 a 除以 b 的两倍来优化它：
int divide(int a, int b)
{
const std::div_t dv = std::div(a, b);
int result = dv.quot;
if (dv.rem >= b - dv.rem) {
++result;
}
return result;
}
我们之前对问题所做的分析向我们保证了我们实现的明确定义的行为。
(1)只有最后一件事要检查：当a 或b 为负时，它的行为如何？这留给读者;)。
基准测试
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
// solutions
#include <cmath>
#include <cstdlib>
// benchmak
#include <limits>
#include <random>
#include <chrono>
#include <algorithm>
#include <functional>
//
// Solutions
//
namespace
{
int round_divide_by_float_casting(int a, int b) {
return (int)roundf(a / (float)b);
}
int round_divide_by_modulo(int a, int b) {
return a / b + a % b * 2 / b;
}
int divide_by_quotient_comparison(int a, int b)
{
const std::div_t dv = std::div(a, b);
int result = dv.quot;
if (dv.rem >= b - dv.rem)
{
++result;
}
return result;
}
}
//
// benchmark
//
class Randomizer
{
std::mt19937 _rng_engine;
std::uniform_int_distribution<int> _distri;
public:
Randomizer() : _rng_engine(std::time(0)), _distri(std::numeric_limits<int>::min(), std::numeric_limits<int>::max())
{
}
template<class ForwardIt>
void operator()(ForwardIt begin, ForwardIt end)
{
std::generate(begin, end, std::bind(_distri, _rng_engine));
}
};
class Clock
{
std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> _start;
public:
static inline std::chrono::time_point<std::chrono::steady_clock> now() { return std::chrono::steady_clock::now(); }
Clock() : _start(now())
{
}
template<class DurationUnit>
std::size_t end()
{
return std::chrono::duration_cast<DurationUnit>(now() - _start).count();
}
};
//
// Entry point
//
int main()
{
Randomizer randomizer;
std::array<int, 1000> dividends; // SCALE THIS UP (1'000'000 would be great)
std::array<int, dividends.size()> divisors;
std::array<int, dividends.size()> results;
randomizer(std::begin(dividends), std::end(dividends));
randomizer(std::begin(divisors), std::end(divisors));
{
Clock clock;
auto dividend = std::begin(dividends);
auto divisor = std::begin(divisors);
auto result = std::begin(results);
for ( ; dividend != std::end(dividends) ; ++dividend, ++divisor, ++result)
{
*result = round_divide_by_float_casting(*dividend, *divisor);
}
const float unit_time = clock.end<std::chrono::nanoseconds>() / static_cast<float>(results.size());
std::cout << std::setw(40) << "round_divide_by_float_casting(): " << std::setprecision(3) << unit_time << " ns\n";
}
{
Clock clock;
auto dividend = std::begin(dividends);
auto divisor = std::begin(divisors);
auto result = std::begin(results);
for ( ; dividend != std::end(dividends) ; ++dividend, ++divisor, ++result)
{
*result = round_divide_by_modulo(*dividend, *divisor);
}
const float unit_time = clock.end<std::chrono::nanoseconds>() / static_cast<float>(results.size());
std::cout << std::setw(40) << "round_divide_by_modulo(): " << std::setprecision(3) << unit_time << " ns\n";
}
{
Clock clock;
auto dividend = std::begin(dividends);
auto divisor = std::begin(divisors);
auto result = std::begin(results);
for ( ; dividend != std::end(dividends) ; ++dividend, ++divisor, ++result)
{
*result = divide_by_quotient_comparison(*dividend, *divisor);
}
const float unit_time = clock.end<std::chrono::nanoseconds>() / static_cast<float>(results.size());
std::cout << std::setw(40) << "divide_by_quotient_comparison(): " << std::setprecision(3) << unit_time << " ns\n";
}
}
输出：
g++ -std=c++11 -O2 -Wall -Wextra -Werror main.cpp && ./a.out
round_divide_by_float_casting(): 54.7 ns
round_divide_by_modulo(): 24 ns
divide_by_quotient_comparison(): 25.5 ns
Demo
这两种算术解决方案的性能无法区分（当您扩大工作台大小时，它们的基准会收敛）。