java - 二进制搜索的实证分析与理论分析不匹配

Question

我目前正在对二进制搜索的平均情况进行测试。我所做的只是生成一个随机变量，然后使用二进制搜索在不同大小的数组中搜索这个随机变量。下面是我使用的代码:

   public static void main(String[] args) 
    {
        //This array keeps track of the times of the linear search
        long[] ArrayTimeTaken = new long[18];

        //Values of the array lengths that we test for
        int[] ArrayAssignValues = new int[18];
        ArrayAssignValues[0] = 1000000;
        ArrayAssignValues[1] = 10000000;
        ArrayAssignValues[2] = 20000000;
        ArrayAssignValues[3] = 30000000;
        ArrayAssignValues[4] = 40000000;
        ArrayAssignValues[5] = 50000000;
        ArrayAssignValues[6] = 60000000;
        ArrayAssignValues[7] = 70000000;
        ArrayAssignValues[8] = 80000000;
        ArrayAssignValues[9] = 90000000;
        ArrayAssignValues[10] = 100000000;
        ArrayAssignValues[11] = 110000000;
        ArrayAssignValues[12] = 120000000;
        ArrayAssignValues[13] = 130000000;
        ArrayAssignValues[14] = 140000000;
        ArrayAssignValues[15] = 150000000;
        ArrayAssignValues[16] = 160000000;
        ArrayAssignValues[17] = 170000000;

        //Code that runs the linear search
        for (int i = 0; i < ArrayAssignValues.length; i++) 
        {
            float[] arrayExperimentTest = new float[ ArrayAssignValues[i]];

            //We fill the array with ascending numbers 
            for (int j = 0; j < arrayExperimentTest.length; j++) 
            {
                arrayExperimentTest[j] = j;
            }

            Random Generator = new Random();
            int ValuetoSearchfor = (int) Generator.nextInt(ArrayAssignValues[i]);
            System.out.println(ValuetoSearchfor);
            ValuetoSearchfor = (int) arrayExperimentTest[ValuetoSearchfor];

            //Here we perform a the Linear Search
            ArrayTimeTaken[i] = BinarySearch(arrayExperimentTest,ValuetoSearchfor);
        }
        ChartCreate(ArrayTimeTaken);  
        System.out.println("Done");
    }

这是我的二进制搜索代码:

 static long BinarySearch(float[] ArraySearch,int ValueFind)
    {
        System.gc();
        long startTime = System.nanoTime();

        int low = 0;
        int high = ArraySearch.length-1;
        int mid = Math.round((low+high)/2);

        while (ArraySearch[mid] != ValueFind ) 
        {            
            if (ValueFind <ArraySearch[mid]) 
            {
                high = mid-1;
            }
            else
            {
                low = mid+1;
            }
            mid = (low+high)/2;
        }
        long TimeTaken = System.nanoTime() - startTime;
        return TimeTaken;
    }

现在的问题是结果没有意义。下图:

有人能解释一下第一个数组为什么要花这么多时间吗？我已经运行了好几次代码，每次都创建基本相同的图表。 Java 是否有些缓存结果？任何人都可以解释为什么第一次二进制搜索相对于其他二进制搜索需要这么长时间的结果，即使数组大小与其余部分相比很小？

Answer 1

看起来您正在一个接一个地进行这些搜索，从最低值开始。如果那是真的，那么代码将运行得更慢，因为 JIT 编译器还没有机会预热。通常，对于像这样的基准测试，您希望运行所有相关代码，让 JIT 编译器有时间对其进行编译和优化，然后再进行真正的测试。

有关 JIT 编译器的更多信息，请阅读 this

您还应该看到 this question了解有关基准测试的更多信息。

速度缓慢的另一个可能原因是 JVM 可能仍在启动过程中，并在您为它计时时运行它自己的后台代码，从而导致速度减慢。