C 语言中的查找表

C 语言中的查找表(通常缩写为 LUT)是填充了某些预先计算好的值的数组。查找表有助于避免在程序中执行大量计算。使用查找表可以提高 C 程序的效率，而无需使用冗长的嵌套 if-else 语句或 switch 语句。

示例 1

让我们看一个查找表的简单应用。在下面的代码中，我们计算给定整数的平方。

#include <stdio.h>

int square(int x){
   return x*x;
}

int main(){

   int num[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

   for (int i = 0; i <= 4; i++){
      printf("No: %d 	Square(%d): %d
", i+1, i+1, square(i+1));
   }
   
   return 0;
}

输出

运行此代码时，将产生以下输出 -

No: 1 	Square(1): 1
No: 2 	Square(2): 4
No: 3 	Square(3): 9
No: 4 	Square(4): 16
No: 5 	Square(5): 25

示例 2

虽然上述程序运行良好，但它需要对数组索引的每个值频繁调用 square() 函数。

我们可以声明一个数组来存储数字的平方，并直接从索引访问计算出的平方。

#include <stdio.h>

int main(){

   int squares[5] = {1, 4, 9, 16, 25};
   for (int i = 0; i <= 4; i++){
      printf("No: %d 	Square(%d): %d
", i+1, i+1, squares[i]);
   }

   return 0;
}

输出

运行代码并检查其输出 −

No: 1 	Square(1): 1
No: 2 	Square(2): 4
No: 3 	Square(3): 9
No: 4 	Square(4): 16
No: 5 	Square(5): 25

示例 3

在下面的示例中，我们获取元素与其原子序数对应的名称。

# include <stdio.h>

int main(){

   int num = 3;

   switch (num){
      case 1: puts("Hydrogen"); break;
      case 2: puts("Helium"); break;
      case 3: puts("Lithium"); break;
      case 4: puts("Beryllium"); break;
      case 5: puts("Boron"); break;
      default: puts("error: unknown element!");
   }
   
   return 0;
}

输出

它将产生以下输出 -

Lithium

示例 4

我们使用查找表(一个填充了所有元素名称的数组)来简化程序，而不是使用冗长的 switch 语句来为每个元素分配一个 case -

#include <stdio.h>

static const char *table[] = {
   "Hydrogen", "Helium", "Lithium", "Beryllium", "Boron"
};

int main(){

   int num = 3;

   if (num >= 1 && num <= 5){
      printf("Name of the element with atomic number %d is %s", num, table[num-1]);
   } else {
      puts("error: Atomic number not in the lookup table!");
   }
   
   return 0;
}

输出

运行代码并检查其输出 −

Name of the element with atomic number 3 is Lithium

7 段 LED 显示屏中的查找表

查找表广泛应用于嵌入式系统设计，因为它可以提升应用程序的性能。

许多设备都使用七段 LED 显示屏来显示视觉输出。该显示屏的八个段根据二进制数字序列点亮。我们使用查找表将 0 到 9 之间的数字转换为七段信号来驱动显示屏。

示例

数字的 7 段二进制代码存储为数组元素。然后将十六进制代码转换为驱动 7 段显示屏的二进制代码。

#include <stdio.h>

int main(){

   // 以 7 段显示二进制编码表示数字 0-9 的数组
   int const nums[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};

   static int bin[8];

   int i = 0, num = 7,  rem;

   printf("The binary equivalent of 7 is: ");

   for (i = 7; i >= 0; i--){
      rem = num % 2;
      bin[i] = rem;
      num /= 2;
   }

   for (i = 0; i <= 7; i++){
      printf("%d", bin[i]);
      if (i == 3) printf(" ");
   }

   return 0;
}

输出

运行代码并检查其输出 −

The binary equivalent of 7 is: 0000 0111

最低有效位代表"a"、"b"、"c"和"d"段。最高有效位分别为"e"、"f"、"g"和"h"。"a"、"b"和"c"段亮起显示"7"，其他段熄灭。