将 '0 1 1 0 1' 格式的字符串快速转换为位集

Quickly converting a string in the format of '0 1 1 0 1' into a bitset

本文关键字：转换 格式 字符串      更新时间：2023-10-16

如何快速将由空格分隔的一和零字符串转换为bitset？

存在一个构造函数，用于从不以空格分隔的字符串初始化bitset，一个构造函数用于将bitset初始化为所有零或一，另一个用于从整数初始化。在我的脑海中，我可以想到三种方法：

  • 从字符串中删除空格并将其传递给构造函数
  • 将二进制文件转换为整数并将其传递给构造函数
  • 将所有值初始化为零，并根据 for 循环中的字符串更改每个位的值
位数是 24，

每个字符串正好有 24 位，不多也不少。

编辑：这是我用来测试性能的代码，这是方法一和方法二的代码。在我的机器上，方法 1 需要 3 毫秒，方法 3 需要 14 毫秒。

编辑2：我使用-O3 -o -g --std=c++11是我的编译器设置。我用了gcc和clang。

通过相应地设置每个位，将(不改变输入字符串(转换为无符号整数：

#include <bitset>
constexpr unsigned long long
extract_bits(const char* ptr, unsigned long long accumulator) {
    return (*ptr == 0)
        ? accumulator
        : extract_bits(ptr + 1, (*ptr == '1')
            ? accumulator << 1u | 1u
            : (*ptr == '0')
                ? accumulator << 1
                : accumulator);
}
template <unsigned N>
constexpr std::bitset<N>
to_bitset(const char* ptr) {
    return std::bitset<N>(extract_bits(ptr, 0));
}
#include <iostream>
int main()
{
    constexpr auto b = to_bitset<24>("0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0");
    std::cout << b << 'n';
    return 0;
}

注意：转换会悄悄地忽略"0"和"1"以外的任何字符(像"01-01"这样的字符串也是有效的(。

获取上述转换的计时并使用以下方法从字符串中删除空格：

#include <algorithm>
#include <cctype>
#include <cstring>
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <random>
using namespace std::chrono;
void print_duration(const char* what, const system_clock::time_point& start, const system_clock::time_point& stop) {
    auto duration = duration_cast<microseconds>(stop - start);
    std::cout << what << ": " << duration.count() << std::endl;
}
volatile unsigned long long result;
int main()
{
    std::string str = "0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0";
    std::vector<std::string> strings(1000, str);
    std::random_device random_device;
    std::mt19937 random_generator(random_device());
    for(auto& str : strings) {
        std::shuffle(str.begin(), str.end(), random_generator);
    }
    // Non mutating to_bitset
    {
        auto start = system_clock::now();
        for(const auto& str : strings) {
            auto b = to_bitset<24>(str.c_str());
            result = b.to_ullong();
        }
        auto stop = system_clock::now();
        print_duration("to_bitset", start, stop);
    }
    // Erasing spaces
    {
        auto start = system_clock::now();
        for(auto& str : strings) {
            str.erase(std::remove_if(str.begin(), str.end(), ::isspace), str.end());
            auto b = std::bitset<24>(str);
            result = b.to_ullong();
        }
        auto stop = system_clock::now();
        print_duration("str.erase", start, stop);
    }
    return 0;
}

g++ 4.8.4 与 g++ -std=c++11 -O3 显示：

to_bitset比erasing spaces from a string/constructing a bitset快约3倍。

相关文章：