在布尔值数组上使用二进制表达式的最快方法

The fastest way to use a binary expression on array of booleans

本文关键字：表达式 方法 二进制 布尔值 数组      更新时间：2023-10-16

我需要以最快的方式做这样的事情(0(1)将是完美的):

for (int j = 0; j < V; ++j)
        {
            if(!visited[j]) required[j]=0;
        }

我想出了这个解决方案:

for (int j = 0; j < V; ++j)
        {
             required[j]=visited[j]&required[j];
        }

使程序运行速度提高了3倍，但我相信有更好的方法来做到这一点。我说的对吗?

顺便说一句。Required和visited是动态分配的数组

bool *required;
bool *visited;
required = new bool[V];
visited = new bool[V];

在使用简单对象列表的情况下，最适合使用c++标准库提供的功能。像valarray和vectors这样的结构被所有现代编译器非常有效地识别和优化。

关于你能在多大程度上依赖你的编译器存在很多争论，但有一点可以保证的是，你的编译器是与标准库一起构建的，依靠它来实现基本功能(比如你的问题)通常是安全的。

永远不要害怕运行自己的时间测试和与编译器赛跑!这是一个有趣的练习，也是一个越来越难做到的练习。

构造一个valarray(在c++11和更高版本中高度优化):

std::valarray<bool> valRequired(required, V);
std::valarray<bool> valVisited(visited, V);
valRequired &= valVisited;

或者，您可以使用transform:

一行来完成它
std::transform(required[0], required[V-1], visited[0], required[0], [](bool r, bool v){ return r & v; })

Edit:虽然行数少并不会更快，但编译器可能会将此操作向量化。

我还测试了他们的时间:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    auto clock = std::chrono::high_resolution_clock{};
    {
        bool visited[5] = {1,0,1,0,0};
        bool required[5] = {1,1,1,0,1};
        auto start = clock.now();
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            required[i] &= visited[i];
        }
        auto end = clock.now();
        std::cout << "1: " << (end - start).count() << std::endl;
    }
    {
        bool visited[5] = {1,0,1,0,0};
        bool required[5] = {1,1,1,0,1};
        auto start = clock.now();
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            required[i] = visited[i] & required[i];
        }
        auto end = clock.now();
        std::cout << "2: " << (end - start).count() << std::endl;
    }
    {
        bool visited[5] = {1,0,1,0,0};
        bool required[5] = {1,1,1,0,1};
        auto start = clock.now();
        std::transform(required, required + 4, visited, required, [](bool r, bool v){ return r & v; });
        auto end = clock.now();
        std::cout << "3: " << (end - start).count() << std::endl;
    }
    {
        bool visited[5] = {1,0,1,0,0};
        bool required[5] = {1,1,1,0,1};
        std::valarray<bool> valVisited(visited, 5);
        std::valarray<bool> valrequired(required, 5);
        auto start = clock.now();
        valrequired &= valVisited;
        auto end = clock.now();
        std::cout << "4: " << (end - start).count() << std::endl;
    }
}
输出:

1: 102
2: 55
3: 47
4: 45
Program ended with exit code: 0

在@AlanStokes行中，使用打包的二进制数据并与AVX指令_mm512_and_epi64结合，每次512位。做好头发乱糟糟的准备。

相关文章：