C код для подсчета количества бит " 1 " в беззнаковом символе

Мне нужен код C, чтобы вернуть число 1 в беззнаковом символе в C. мне нужно объяснение, почему это работает, если это не очевидно. Я нашел много кода для 32-битного числа, но не много для беззнакового символа.

8
c hammingweight

8 ответов

один и тот же код будет работать для значений типа unsigned. Петля над всеми битами, тестирующими их. См.этой.

15
const unsigned char oneBits[] = {0,1,1,2,1,2,2,3,1,2,2,3,2,3,3,4};

unsigned char CountOnes(unsigned char x)
{
    unsigned char results;
    results = oneBits[x&0x0f];
    results += oneBits[x>>4];
    return results
}

имеют массив, который знает количество битов для от 0 до 15. Добавьте результаты для каждого кусочка.

20

HACKMEM имеет этот алгоритм в 3 операциях (грубо переведенный на C):

bits = (c * 01001001001ULL & 042104210421ULL) % 017;

(ULL - это принудительная 64-разрядная арифметика. Это нужно, только чуть-чуть... для этого вычисления требуются 33-разрядные целые числа.)

на самом деле, вы можете заменить вторую константу на 042104210021ULL, так как вы считаете только 8 бит, но это не выглядит так красиво симметрично.

как это работает? Подумайте о c немного мудрый, и помните, что (a + b) % c = (a % c + b % c) % c, и (a | b) == a + b iff (a & b) == 0.

  (c * 01001001001ULL & 042104210421ULL) % 017
  01   01001001001                01         1
  02   02002002002       02000000000         1
  04   04004004004          04000000         1
 010  010010010010            010000         1
 020  020020020020               020         1
 040  040040040040      040000000000         1  # 040000000000 == 2 ** 32
0100 0100100100100        0100000000         1
0200 0200200200200           0200000         1

если у вас нет 64-битной арифметики, вы можете разделить c вверх в грызет и делает каждую половину, принимая 9 операций. Для этого требуется только 13 бит, поэтому будет работать 16 - или 32-разрядная арифметика.

bits = ((c & 017) * 0421 & 0111) % 7 + ((c >> 4) * 0421 & 0111) % 7;

(c * 0421 & 01111) % 7
 1   0421      01    1
 2  01042   01000    1
 4  02104    0100    1
 8  04210     010    1
, если c == 105 == 0b11001001, 
c == 0100
   |  040
   |  010
   |   01 == 0151
* 01001001001001ULL == 0100100100100
                     |  040040040040
                     |  010010010010
                     |   01001001001 == 0151151151151
& 0421042104210421ULL ==  0100000000
                       | 04000000000
                       |      010000
                       |          01 ==   04100010001
% 017                                == 4

c & 017      ==            8 | 1           ==                   011
011 * 0421   ==     8 * 0421 | 1 * 0421    == 04210 | 0421 == 04631
04631 & 0111 == 04210 & 0111 | 0421 & 0111 ==   010 | 01   ==   011
011 % 7      == 2

c >> 4       ==            4 | 2            ==                     06
06 * 0421    ==     4 * 0421 | 2 * 0421     == 02104 | 01042 == 03146
03146 & 0111 == 02104 & 0111 | 01042 & 0111 ==  0100 | 01000 == 01100
01100 % 7    == 2

2 + 2 == 4
6

см. страницу bit twiddling hacks:http://graphics.stanford.edu / ~seander / bithacks.html#CountBitsSetKernighan

для этого есть много хороших решений.

кроме того, эта функция в своей простейшей реализации довольно тривиальна. Тебе нужно время, чтобы научиться этому.

5

для целого числа размером с беззнаковый символ вы получаете лучшую производительность, используя небольшую таблицу поиска.

Я знаю, какие алгоритмы подсчета населения вы упоминаете. Они работают, выполняя арифметику нескольких слов, меньших, чем целое число, хранящееся в регистре.

эта техника называется SWAR (http://en.wikipedia.org/wiki/SWAR).

для получения дополнительной информации я предлагаю вам проверить сайт хакеров delight: www.hackersdelight.org - ... Он имеет пример кода и написал книгу, которая подробно объясняет эти трюки.

3

Как уже было сказано, стандартные способы подсчета битов также работают на беззнаковых символах.

пример:

    unsigned char value = 91;
int bitCount = 0;
while(value > 0)
{
    if ( value & 1 == 1 ) 
        bitCount++;
    value >>= 1;
}
0

беззнаковый символ - это " число "точно так же, как 32-битный float или целое число-это" число", компилятор считает, что они представляют собой изменения.

Если вы представляете символ как его биты:

01010011 (8 бит);

вы можете подсчитать установленные биты, выполнив следующие действия:

возьмите значение, скажем x, и возьмите x % 2, остаток будет либо 1, либо 0. то есть в зависимости от порядка байтов в Чаре, левый или правый бит. накопите остаток в отдельной переменной (это будет результирующее количество заданных битов).

затем >> (сдвиг вправо) 1 бит.

повторить до 8 биты были сдвинуты.

код c должен быть довольно простым для реализации из моего псевдокода, но в основном

public static int CountSetBits(char c)
{
    int x = 0;
    int setBits = 0;
    while (x < 7)
    {
       setBits = setBits + c % 2;
       c = c >> 1;
       x = x + 1;
    }
}
0

база на посту эфемерного, у нас нет разветвленной версии 8 бит. Он находится в шестнадцатеричном выражении.

typedef unsigned char       UINT8;
typedef unsigned short      UINT16;
typedef unsigned long long  UINT64;
int hammingWeight8( const UINT8& c)
{
    return ( c* 0x8040201ULL & 0x11111111)%0xF;
}

примените его дважды, у нас есть версия 16bits, для которой требуется 9 операций.

int hammingWeight16( const UINT16& c)
{
    return ((c & 0xFF)* 0x8040201ULL & 0x11111111)%0xF + 
             ((c >> 8)* 0x8040201ULL & 0x11111111)%0xF;
}

здесь я пишу версию варианта 16bits, которая требует 64bits регистров и 11 операций. Кажется, не лучше, чем предыдущий, но он просто использует 1 операции по модулю.

int hammingWeight16( const UINT16& c)
{
    UINT64  w;
    w= (((( c* 0x8000400020001ULL)>> 3) & 0x1111111111111111)+14)%0xF;
    return (c!=0)*(w+1+(c==0xFFFF)*15);
}
-1