LabVIEW统一查询工具包 过滤器模式Por的介绍

一、过滤器模式Pro简介   

前已经写过过滤器模式，这里再写一篇有以下几个方面原因：

1、前一章的算法、数据和数据规则没有分离，这里设计一个可用的工具包；

2、C#里面有统一查询语言（LINQ）,里面包含数据查询、集合查询、以及排序，这篇文章也来开发一个LabVIEW的统一查询工具包，实现以上功能。

功能包含以上内容：

1、数据查询；

2、集合运算：交集、并集；

3、数据排序：升序和降序；

以上功能可以任意组合。

 

二、过滤器模式Pro-过滤   

下图为我们设计的UML关系类图：

1、Abstract Filter过滤器框架：定义了过滤器过滤的基本规则

2、Abstract Data需要查询的数据类型:只定义的一个tostring用于显示数据

3、Abstract Rule定义了具体数据规则

下面开始编程

1、创建一个工程命名为LLINQ,意思是LabVIEW的LINQ。

2、创建3个类分别命名为Abstract Filter、Abstract Data和Abstract Rule，在Abstract Filter私有数据中添加Abstract Rule和Abstract Data数组；并创建其数据成员访问。

3、在Abstract Rule的私有数据数据中添加两个Abstract Data分别命名为RData1、RData2，并创建其数据成员访问。

5、在Abstract Rule中创建一个动态VI命名为Filter rule。

6、在Abstract Filter中添加静态类DoFilter，这个规则比较简单，只要是符合规则就留下，不符合规则就剔除。

下边写个实际DEMO来演示下过滤模式

6.1、创建VI命名为Filer DEMO

6.2、创建一个类命名为Double data继承至Abstract Data，在私有数据添加一个double类型数据。

6.3、创建一个类命名为Greate The 0.5继承至Abstract rule,重写Filer rule。

6.4、在Abstrat FIler中添加数据和过滤规则，进行过滤，然后再取出数据

 

三、过滤器模式Pro-集合运算   

1、并集

在Abstract Filter中创建静态方法Uniton，做法分三步

1.1、设置两个过滤器作为输入；

1.2、找出结合2中与集合1相同的部分并剔除；

1.3、合并剔除后的集合数据并保存到结果数据中。

2、交集

在Abstract Filter中创建静态方法Intersection，做法分两步

2.1、设置两个过滤器作为输入；

2.2、取出结合2中与集合1相同的部分,保存到输出结果中。

2、集合范例

下面是一个两个数组，一个是0--9的整数，一个是5--14的整数，求他们的交集和并集。

先创建一个整类继承至Abstract Rule，私有数据类型为整型，重写数据规则Filer Rule：

3、下面是具体的使用代码：

4、前面板结果

四、过滤器模式Pro-冒泡排序   

数组排序是一个经常使用的功能，LabVIEW自带的数组排序功能只能对数值类型数据进行排序，那么簇，指定类中特定数据排序呢，每次都需要自己写非常麻烦，影响编程效率。下面写个通用的冒泡排序算法：

从最底部两个元素开始比价，如果上一个元素大于下一个元素就交换位置，然后向上挪一个位置，重复以上操作直到最顶端。最大值就像泡泡浮出水面一样，再从最底端到顶端第二个元素重复上面动作，依次循环

这个是冒泡迭代的位置。

具体编码如下程序框图：

建一个double比较的数据规则

创建个DEMO生成一组随机数看看运行结果：

运行下结果达到预期，我们把数据数量改成1000，2000看看运行时间

上面可以看到1000次运行时间为3.39秒，2000次运行时间为13.7秒，这个时间感觉太长了，能优化排序算法将时间缩短不？

看下一章的分治排序法。

五、过滤器模式Pro-分治排序   

冒泡排序算法的时间复杂度为O(n^2) 空间复杂度为O(1)

我们使用分治排序时间复杂度为O(nlog(n)) 空间复杂度为O(log(n))

简单介绍下原理：

固定第一个数，从最后和最前搜索，当后面大于第一个数，前面小于第一个数时就交换搜到的数据。当两个搜索指针相遇时，就交换第固定数和相遇数。交换后结果为：相遇位置数左边数小，比右边的数大。

将其按照相遇位置前后分成两组：分别重复上面内容直到分治完成。

下边开始编写分治算法代码，图中有需要调用相同的算法需要用到递归，我们把主体算法和递归部分分离,创建一个VI命名为Devide Core，VI属性设置如下：

分治核心代码

测试后1000次时间为0.58秒，2000次时间为2.20秒，比冒泡排序有了很大的改善，那么有没有更快的优化方案呢？看下边异步分治排序法。

五、过滤器模式Pro-异步分治排序   

如上图所示，我们第一次分组后，组一执行完后再执行组二，组一和组二的数据互不干扰，那么我们将异步执行组一和组二，以空间换时间。

具体代码改造如下：

1、将数据转换为引用类型；

2、将组一和组二异步执行。

具体代码如下：

异步分治排序算法：

异步分治核心：

测试代码：

有上面例子可以看出，使用异步分治排序算法，排序速度有了指数级别提升。

审核编辑：郭婷