C语言中的查找表

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C语言中的查找表（通常用缩写LUT表示）是填充了一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。与冗长的嵌套if-else语句或switch语句相比，可以使用查找表来提高C程序的效率。

示例1

让我们看看查找表的一个简单应用。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 \tSquare(%d): %d\n", 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

虽然上面的程序运行良好，但它涉及对每个数组索引值频繁调用square()函数。

相反，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 \tSquare(%d): %d\n", 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，我们获取对应于原子序数的元素名称。

# 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，而不是使用每个元素都有一个case的冗长的switch语句：

#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显示器中的查找表

查找表广泛用于嵌入式系统的设计中，因为它们可以提高应用程序的性能。

在许多设备中，7段LED显示器用于显示视觉输出。根据一系列二进制数字，该单元的八个段被点亮。我们使用查找表将0到9之间的数字转换为7段信号来驱动显示器。

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二进制代码，该代码将驱动7段显示器。

#include <stdio.h>

int main(){

   // Array to represent numbers 0-9 in 7-segment display binary encoding
   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

最低有效位表示段“a”、“b”、“c”和“d”。最高有效位是“e”、“f”、“g”和“h”。段“a”、“b”和“c”点亮以显示7，其他段保持关闭。