/*二维数组遍历性能测试：同样元素个数，行列互换后性能差异有多大？ */  

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <time.h>  

#define ROWS_1 50        // 测试1的行数  
#define COLS_1 200000    // 测试1的列数  
#define ROWS_2 200000     // 测试2的行数（与测试1互换）  
#define COLS_2 50         // 测试2的列数  

double get_time() {  
    struct timespec ts;  
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);  
    return ts.tv_sec * 1000.0 + ts.tv_nsec / 1000000.0;  
}  

double* create_array(int rows, int cols) {  
    double *arr = (double*)malloc(rows * cols * sizeof(double));  
    for (int i = 0; i < rows * cols; i++) arr[i] = i * 0.1;  
    return arr;  
}  

double sum_by_row(double *arr, int rows, int cols) {  // 按行遍历：先遍历第一行，再第二行...  
    double total = 0.0;  
    for (int i = 0; i < rows; i++)  
        for (int j = 0; j < cols; j++)  
            total += arr[i * cols + j];  // 第i行第j列 = 第(i*cols+j)个元素  
    return total;  
}  

double sum_by_column(double *arr, int rows, int cols) {  // 按列遍历：先遍历第一列，再第二列...  
    double total = 0.0;  
    for (int j = 0; j < cols; j++)  
        for (int i = 0; i < rows; i++)  
            total += arr[i * cols + j];  // 同一列的元素在内存中不连续  
    return total;  
}  

double test(double *arr, int rows, int cols, int by_row) {  
    double start = get_time();  
    double sum = by_row ? sum_by_row(arr, rows, cols) : sum_by_column(arr, rows, cols);  
    for (int r = 1; r < 10; r++)  // 重复10次取平均  
        sum = by_row ? sum_by_row(arr, rows, cols) : sum_by_column(arr, rows, cols);  
    return (get_time() - start) / 10.0;  
}  

int main() {  
    printf("数组遍历测试：50×200000 vs 200000×50（1000万元素，76MB）\n\n");  
      
    double *arr1 = create_array(ROWS_1, COLS_1);  
    double *arr2 = create_array(ROWS_2, COLS_2);  

    double t1_row = test(arr1, ROWS_1, COLS_1, 1);  // 按行  
    double t1_col = test(arr1, ROWS_1, COLS_1, 0);  // 按列  
    double t2_row = test(arr2, ROWS_2, COLS_2, 1);  
    double t2_col = test(arr2, ROWS_2, COLS_2, 0);  

    printf("形状            按行遍历    按列遍历    差异\n");  
    printf("50×200000       %.2f ms    %.2f ms    %.2fx\n", t1_row, t1_col, t1_col/t1_row);  
    printf("200000×50       %.2f ms    %.2f ms    %.2fx\n", t2_row, t2_col, t2_col/t2_row);  
    printf("\n结论：行数多时按列遍历慢%.1f倍！C语言按行存储，同列元素内存不连续。\n", t2_col/t2_row);  

    free(arr1); free(arr2);  
    return 0;  
}

gcc -o test test.c

gcc -O2 -o test test.c

列0  列1  列2

[A] [B] [C] [D] [E] [F]  
 ↑--------↑  ↑--------↑  
 第一行      第二行

int arr[100000][50];  // 行数太多！

int arr[50][100000];  // 行数少，按列遍历也快

cd tests  
gcc -o test simple_test.c  
./test

gcc -O2 -o test simple_test.c  
./test