C/C++ 位数组分辨率转换算法

C/C++ bit array resolution transform algorithms

本文关键字：分辨率 转换 算法 数组 C++      更新时间：2023-10-16

>有人知道任何向上/向下转换位数组的算法吗？

即：当分辨率为 1/16 时：

每 1 位 = 16 位。(低分辨率到高分辨率(

1010 -> 1111111111111111000000000000000011111111111111110000000000000000

和反向，16 位 = 1 位(高分辨率到低分辨率(

1111111111111111000000000000000011111111111111110000000000000000 -> 1010

现在我正在一点一点地循环，效率不高。使用整个 64 位字会更好，但当字不能被分辨率整除时会遇到问题(某些位可能会溢出到下一个字(。

C++：

std::vector<uint64_t> bitset;

三：

uint64_t *bitset = calloc(total_bits >> 6, sizeof(uint64_t)); // free() when done

使用以下方法访问：

const uint64_t idx = bit >> 6;
const uint64_t pos = bit % 64;
const bool value = (bitset[idx] >> pos) & 1U;

并设置/清除：

bitset[idx] |= (1UL << pos);
bitset[idx] &= ~(1UL << pos);

并且两个相同分辨率的位集的 OR(或 AND/XOR/AND/NOT(是使用完整的 64 位字完成的：

bitset[idx] |= source.bitset[idx];

我正在处理足够大的位集(2+ 十亿位(，我正在寻找循环中的任何效率。我发现优化循环的一种方法是使用__builtin_popcountll检查每个单词，并在循环中跳过：

for (uint64_t bit = 0; bit < total_bits; bit++)
{ 
const uint64_t idx = bit >> 6;
const uint64_t pos = bit % 64;
const uint64_t bits = __builtin_popcountll(bitset[idx]);
if (!bits)
{
i += 63;
continue;
}
// process
}

我正在寻找算法/技术而不是代码示例。但是如果你有代码要分享，我不会拒绝。任何学术研究论文也将不胜感激。

提前感谢！

分辨率是否总是在 1/2 和 1/64 之间？甚至 1/32？因为如果您需要很长的序列，则可能需要更多的循环嵌套，这可能会导致一些速度变慢。

您的序列总是很长(数百万位(还是这是最大值，但通常您的序列更短？当进行从高到低的分辨率时，您能否假设数据有效与否。

这里有一些技巧：

uint64_t one = 1;
uint64_t n_one_bits = (one << n) - 1u; // valid for 0 to 63; not sure for 64

如果您的序列很长，您可能需要检查n是否是 2 的幂，并为这些情况提供更优化的代码。

您可能会在这里找到其他一些有用的技巧：

https://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html

因此，如果您的分辨率是 1/16，则无需循环单个 16 位，但您可以一次检查所有 16 位。然后，您可以一次又一次地对下一组重复。

如果该数字不是 64 的分频器，则可以在每次越过 64 位边界时根据需要移动位。假设您的分辨率是 1/5，那么您可以处理 60 位，然后移动剩余的 4 位并与以下 60 位组合。

如果您可以假设数据是有效的，那么您甚至不需要移动原始数字，因为您每次都可以选择适当位的值。

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