一文道尽“表驱动法”

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发布于: 2020 年 08 月 12 日
什么是表驱动法？是一种编程模式，从表里查找信息而不使用逻辑语句（if 和case）。事实上，凡是能通过逻辑语句来选择的事物，都可以通过查表来选择。对简单的情况而言，使用逻辑语句更为容易和直白，但随着逻辑链的越来越复杂，查表法也就愈发显得更具有吸引力。
使用总则适当的情况下，采用表驱动法，所生成的代码会比复杂的逻辑代码更简单，更容易修改，而且效率更高。
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用一个例子来说明下：
假设你需要把字符划分为字母、标点符号和数字三类。
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使用复杂的逻辑对字符进行分类
if ((( 'a' <= inputChar ) && ( inputChar <= 'z' )) || (( 'A' <= inputChar ) && ( inputChar <= 'Z' ))){
    charType = CharacterType.Letter;
} else if  (( inputChar = '' ) || ( inputChar = ',' ) || ( inputChar = '.' ) || ( inputChar = '!' ) || ( inputChar = '(' ) || ( inputChar = ')' ) || ( inputChar = ':' ) || ( inputChar = ';' ) || ( inputChar = '?') || ( inputChar = '-' )) {
    charType = CharacterType.Punctuation;
} else if (( '0' <= inputChar && inputChar <= '9' )) {
    charType = CharacterType.Digit;
}
使用查询表对字符分类
charType = charTypeTable[inputChar];
使用表驱动法的两个问题1）如何从表中查数据？
直接访问
索引访问
阶梯访问
2）在表里存些什么？
数据
动作（action）-描述该动作的代码/该动作的子程序的引用。
1、直接访问和所有直接查询表一样，直接访问代替了更为复杂的逻辑控制结构。之所以说他们是“直接访问”的，是因为你无须绕很多复杂的圈子就能够在表里面找到想要的信息。
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例子：
假设你需要计算每个月中的天数。
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常规笨方法如下：
if(month == 1) {
    days = 31;
} else if (month = 2){
    days = 28;
} else if (month = 3){
    days = 31;
} else if (month = 4){
    days = 30;
} else if (month = 5){
    days = 31;
} else if (month = 6){
    days = 30;
} else if (month = 7){
    days = 31;
} else if (month = 8){
    days = 31;
} else if (month = 9){
    days = 30;
} else if (month = 10){
    days = 31;
} else if (month = 11){
    days = 30;
} else if (month = 12){
    days = 31;
}
把这些数据存到一张表里，创建这张表：
[31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31]
这样就只需一条简单的数组访问语句就可以了：
charType = charTypeTable[inputChar];
当然，我们希望能够将数据作为键值直接访问表，这样既简单又快速，但是问题或者数据通常并不是这样友好。引出了构造查询键值的方法：
1）复制信息从而能够直接使用键值      使age能像键值一样用于费率表的种查询方法是将1-17岁之间的年龄都复制一份18岁以下的费率，然后直接用该age键值来访问表。同样也可以用同样的方法来处理66岁以上的情况。
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这样优点在于表自身结构非常简单那，访问表的逻辑也很简单；
缺点在于复制生成的冗余信息会浪费空间，也即是利用空间换效率。
2）转换键值以使其能够直接使用      使age能像键值一样用于费率表查询的第二个方法是用一个函数将age转换为另一个数值。在此例子中，该函数必须把所有介于1-17直接的年龄转换成一个键值，例如17，同时把所有超过66的年龄都转换成另一个键值，例如66。
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这样在检索前可以用min()和max()函数来做这一转换。
例如，你可以用下述表达式：max(min(66, age), 17) 来生成一个介于17-66之间的表键值。
3）把键值转换提取城独立子程序      如果你必须要构造一些数据来让它们像表键值一样使用，那就把数据到键值的转换操作提取成独立的子程序。这样可避免在不同位置执行了不同的转换，也使得转换操作修改起来更加容易。
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如在程序语言中编写逻辑函数 KeyFromAge()，甚至使用HashMap来定义好逻辑上的键值映射关系也是OK的。
2、索引访问有时只用一个简单的数学运算还无法把age这样的数据转换成为表键值，这种情况可以通过索引访问的方法加以解决。
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索引应用：先用一个基本类型的数据从一张索引表中查出一个键值，然后在用这一键值查出需要的主数据。
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举例：
有百余件商品，商店物品编号（范围0000-9999）
创建两张表：索引表（0-9999），物品（查询）表（0-100）
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索引表与查询
索引访问有两个优点：
如果主查询表的每条记录都很大，那创建一个浪费了很多空间的数组所用的空间，要比建立主查询表所用的空间小得多。
操作索引中的记录比操作主查询表的的记录更方便，编写到表里面的数据比嵌入代码的数据更容易维护。
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例如：有一张员工姓名、雇佣时间和薪水的表，你可以生成一个索引按照员工姓名访问该表；生成另一个索引表按照雇佣时间来访问该表；以及生成第三个索引按照薪水来访问该表。
3、阶梯访问这种访问方法不像索引结构那样直接，但是它要比索引访问方法节省空间。
阶梯结构的基本思想：表中的记录对于不同数据范围有效，而不是对不同的数据点有效。
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通过命中的阶梯层次确定其归类
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举例：
一个等级评定的应用程序，其中“B”记录所对应的范围是75.0%-90.0%
>= 90.0%      A
<90.0%         B
<75.0%         C
<65.0%         D
<50.0%         F
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这种划分范围用在查询表中是不合适的，因为你不能用简单的数据转换函数来把表键值转换成A-F字母所代表的等级。用索引也不合适，因为这里用的是浮点数。
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在应用阶梯方法的时候，必须谨慎的处理范围的端点。
Dim rangeLimit() As Double = {50.0, 65.0, 75.0, 90.0, 100.0}
Dim grade() As String={"F", "D", "C", "B", "A"}
maxGradeLevel = grade.Length - 1
assign a grad to a student based on the student's score
GradeLevel= 1
 StudentGrade = ”A"
 while( StudentGrade = "A" and GradeLevel < MaxGradeLevel )
     if( StudentScore < RangeLimit( GradeLevel ) ) then
         StudentGrade = Grade ( GradeLevel)
     end if
    GradeLevel = GradeLevel + 1
 Wend
与其他表驱动法相比，这种方法的优点在于它很适合处理那些无规则的数据。
在使用阶梯访问时需要注意的一些细节：
1）留心边界端点注意边界：< 与 <=，确认循环能够在找出最高一级区间后恰当地终止。
2）考虑用二分查找取代顺序查找如果列表很大，可以把它替换成一个准二分查找法，从头查找是很耗费性能的
3）考虑用索引访问来取代阶梯访问阶梯访问中的查找操作可能会比较耗时，如果执行速度很重要，那可以考虑用索引访问来取代阶梯查找，即以牺牲存储空间来换取速度。
总结表驱动法提供了一种复杂的逻辑和继承结构的替换方案。如果你发现自己对某个应用程序的逻辑或者继承关系感到困惑，那是否可以通过一个查询表来加以简化。
使用表的关键决策是决定如何去访问表，可以采取直接访问、索引访问或阶梯访问
使用表的另一项关键决策是决定如何去把什么内容放入表中
需要保存浮点数和范围数时，使用阶梯访问的形式。
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