Question

我有一个位矩阵（大小为6x6或7x7或8x8）存储在单个64位整数中。

我正在寻找将这些矩阵旋转90度，180度，270度的c ++代码，以及用于水平（垂直和垂直）移动和镜像这些矩阵的c ++代码。输出必须再次是64位整数。

使用一些高级CPU指令集以及使用哈希表或类似技术可能没问题-速度是最重要的，并且RAM可用。我将在AMD Ryzen 7 1700八核PC上运行它。我不熟悉这些指令集（例如SSE2），但是我在C ++中使用了__popcnt64（）和_rotl64（）。

有人能指出我正确的方向吗？我已经为7x7矩阵编写了自己的代码，但是现在我需要6x6和8x8的代码，想知道是否有人在此主题上发表过任何文章，也许比我的7x7方法更聪明。

顺便说一下，6x6和7x7矩阵分别存储在最低有效36位和49位中，其余位设置为零。

Answer 1

原则上，AVX2在这里可能非常有用。例如，要旋转90度，您可以执行以下操作：

#include <stdio.h>
#include <immintrin.h>
#include <stdint.h>
/*     gcc -O3 -Wall -m64 -mfma -mavx2 -march=skylake rot_bit_mat.c    */ 

int print_bitmat(uint64_t k);

uint64_t bitmat_rot_90(uint64_t x){   /*  0xFEDCBA9876543210     */
    __m256i   mask1   = _mm256_set_epi64x(0x1010101010101010, 0x2020202020202020, 0x4040404040404040, 0x8080808080808080);
    __m256i   mask2   = _mm256_set_epi64x(0x0101010101010101, 0x0202020202020202, 0x0404040404040404, 0x0808080808080808);
    __m256i   x_bc    = _mm256_set1_epi64x(x);                  /* Broadcast x                         */

    __m256i   r_lo    = _mm256_and_si256(x_bc,mask1);           /* Extract the right bits within bytes */
              r_lo    = _mm256_cmpeq_epi8(r_lo,mask1);          /* Test if bits within bytes are set   */
    uint64_t  t_lo    = _mm256_movemask_epi8(r_lo);             /* Move 32 bytes to 32 bit mask        */

    __m256i   r_hi    = _mm256_and_si256(x_bc,mask2);
              r_hi    = _mm256_cmpeq_epi8(r_hi,mask2);
    uint64_t  t_hi    = _mm256_movemask_epi8(r_hi);
              return t_lo | (t_hi << 32);
}


int main(int argc, char **argv){
           /*  0xFEDCBA9876543210 */
  uint64_t k = 0xA49B17E63298D5C3;

  print_bitmat(k);
  printf("\n");
  print_bitmat(bitmat_rot_90(k));
  printf("\n\n");

  return 0;
}

int print_bitmat(uint64_t k){
    uint64_t i,j;
    for (i = 0; i < 8; i++){
        for (j = 0; j < 8; j++){
            printf("%llu",1ull & (k >> (i * 8ull + j)));
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

输出为：

很可能可以将类似的技术用于其他转换。尽管找出正确的位掩码可能需要一些时间。

对该问题的评论为其他转换提供了方向：此处需要注意AVX2字节的位反转，请参见here 和here。尽管后一个答案位相反 32位整数，而在您的情况下，需要将64位整数反转。因此，需要进行一些修改。 _bswap64()内部函数可用于将位矩阵倒置镜像。

在64位整数内{旋转90°）位矩阵（最多8x8位）

1 个答案: