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面试题:Go中math包如何优化三角函数计算

在Go语言的math包中,有`Sin`、`Cos`等三角函数计算函数。假设你需要频繁计算某一范围内角度的正弦值,从性能优化角度出发,描述你会如何利用math包的特性及Go语言本身的优势进行优化?
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编程语言Go

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面试题答案

一键面试
  1. 预先计算并缓存
    • 由于需要频繁计算某一范围内角度的正弦值,可以预先计算该范围内特定角度的正弦值并缓存起来。例如,如果范围是0到360度,以一定步长(如1度)计算正弦值并存储在一个数组中。
    var sinCache [361]float64
    func init() {
        for i := 0; i <= 360; i++ {
            sinCache[i] = math.Sin(math.Pi * float64(i)/180.0)
        }
    }
    func cachedSin(angle int) float64 {
        if angle < 0 || angle > 360 {
            // 处理超出范围的角度,例如取余
            angle = angle % 360
            if angle < 0 {
                angle += 360
            }
        }
        return sinCache[angle]
    }
    
  2. 利用Go语言的并行计算能力
    • 如果需要计算多个不同角度的正弦值,可以利用Go语言的goroutines并行计算。例如,假设有一个角度列表,需要计算这些角度的正弦值。
    type AngleSin struct {
        angle int
        sin   float64
    }
    func parallelSin(angles []int) []AngleSin {
        resultChan := make(chan AngleSin)
        defer close(resultChan)
        for _, angle := range angles {
            go func(a int) {
                sinVal := math.Sin(math.Pi * float64(a)/180.0)
                resultChan <- AngleSin{angle: a, sin: sinVal}
            }(angle)
        }
        var results []AngleSin
        for i := 0; i < len(angles); i++ {
            results = append(results, <-resultChan)
        }
        return results
    }
    
  3. 减少精度转换开销
    • math包中的三角函数接受的是弧度值。如果输入的角度是整数,尽量在计算前一次性转换为弧度,避免在循环等频繁计算处重复转换。例如:
    func sinWithReducedConv(angle int) float64 {
        radian := math.Pi * float64(angle)/180.0
        return math.Sin(radian)
    }