在C语言中高效地计算三个值的平均数

Question

我们正在读取一些引脚的信号，并根据这些读数设置更多的事件。

为了保险起见，我想对引脚进行3次采样，比较这三个值并使用最常见的值（例如，如果样本A是1，B是3和C是1，则我想使用1；如果A、B和C都是2，则使用2，但如果A是1，B是2和C是3，则我想再次获取三个样本）。

目前我正在使用：

int getCAPValues (void)
{
//  Get three samples to check CAP signals are stable:  

        uint32_t x = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // First set of CAP values
        for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i;                                                     // Pause
        uint32_t y = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // second set
        for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i;                                                     // Pause
        uint32_t z = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // third set

        if (x == y) || (x == z)
        {
            //use the x value
        }
        else if (y == z)
        {
            // use the y value
            x = y;
        }
        else
        {           
            x = -1;
        }

    return x;
}

但是这种方法似乎不太高效，有更好的方法吗？

这是在C语言中使用SAMD21 Xplained Pro开发板时的情况。

编辑：

根据答案，我已经改变了代码，只有在需要读取“z”值时才会读取，并使用delay_us()代替虚假循环：

int getCAPValues (void)
{
//  Get three samples to check CAP signals are stable:  

        uint32_t x = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // First set of CAP values
        delay_us(1);
        //for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i;                                                   // Pause
        uint32_t y = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // second set
        // Using most common value, or error code of -1 if all different

        if (!(x == y))
        {
            delay_us(1);
            //for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i;                                               // Pause
            uint32_t z = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;       // third set
            if (x == z)
            {
                // use the x/z value
                return x;
            }
            else if (y == z)
            {
                // use the y/z value
                return y;
            }
            else
            {           
                return -1;
            }
        }
    return x;
}

- Puffafish

---

编译器可能会将 for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i; 优化掉，因为它是一个无操作。建议使用 sleep 替代。 - Bathsheba

听起来更适合于codereview.stackexchange.com。 - AndersK

我认为价值选择的逻辑已经无法进一步改进了。你为什么认为它效率低下？ - undur_gongor

除此之外，如果 x == y，测试 z 就没有意义了，但除此之外，它看起来对我来说相当优化。也许 OP 希望函数在每次迭代中大致花费相同的时间。不过，你需要修复那个“延迟”循环。 - Bathsheba

你正在计算“众数”，而不是“平均数”。 - aschepler

Answer 1

如果 x==y，你将使用x的值。因此，在这种情况下，您可以避免第三次读取。

我不知道您的值有多么不稳定，但是如果争议的值确实很少，那么避免第二个延迟可能会有效地将性能提高近一倍。

确实，如果它们不罕见，整个理论基础可能是无效的。

int getCAPValues (void)
{
//  Get three samples to check CAP signals are stable:  

        uint32_t x = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // First set of CAP values
        for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i;                                                     // Pause
        uint32_t y = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // second set
        if(x!=y){
            //x & y are different. Get a tie-breaker...
            for (uint32_t i = 0; i < 7; i++) dummy = i;                                                     // Pause
            uint32_t z = (PORT->Group[IN_PORT_CAP].IN.reg & IN_PORT_CAP_MASK) >> IN_PORT_CAP_PIN;           // third set
            if (y == z) {
                // use the y value
                x = y;
            } else if(x!=z){
                //tie-breaking failed...
                x=-1;
            }
        }
        return x;
}

附注：我认为你应该使用 `usleep()` 而不是虚假循环。这取决于你的平台上可用的内容。

- Persixty

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也许可以使用 usleep() 代替 sleep()。此外，当y==z时，可以直接返回y（而无需分配x)。对于* -1* 也一样。 - Déjà vu

@AndyHall，我错过了一个微小的调整，避免了最后一个if语句，当“y！= z”时。祝愉快。 - Persixty

Answer 2

如果你可以假设x，y和z都是0或1。那么你只需要使用x+y+z>1（如果它们中的大多数是1，则总和大于1，比较结果为1，否则为0）。

否则，你的（第二个）解决方案可能是最有效的。至少在你不知道结果概率的情况下是这样。此外，通过睡眠一微秒，这将是最耗时的操作。

但你应该考虑到，由于读取可能是非易失性的，如果你实际上不进行第三次读取，结果可能会有所不同。此外，你也应该考虑是否需要进行完整的重新读取。例如，如果你发现从端口的前三次读取都不同，并且第四次读取等于第二次或第三次，则可以将其用作优化。例如：

 x = read_port();
 y = read_port();

 if( x == y )
    return x;

 for(;;) {
    z = read_port();
    if( z == x || z == y )
        return z;
    x = y;
    y = z;
 }

- skyking