Question

C ++有一组函数ffs（），ffsl（）和ffsll（），它们返回在给定二进制整数中设置的最低有效位。

我想知道Python中是否已经存在等效函数。我没有看到一个用于bitarray的描述，但也许还有另一个。我希望通过循环遍历所有可能的位掩码来避免计算答案，当然这是最后的选择; ffs（）只返回一个整数，我想知道Python中可比的东西。

Answer 1

仅限于Pythons 2.7和3.1及以上版本：

def ffs(x):
    """Returns the index, counting from 0, of the
    least significant set bit in `x`.
    """
    return (x&-x).bit_length()-1

示例：

>>> ffs(136)
3

Answer 2

它可以在GNU Multi-Precision库的gmpy包装器中找到。在我的系统上，它比ctypes解决方案快4倍。

>>> import gmpy
>>> gmpy.scan1(136)
3
>>> bin(136)
'0b10001000'

Answer 3

可以使用ctypes模块从共享库（Windows用户的DLL）加载函数。我能够在Ubuntu 10.10上的ffs()中包含的C标准库中加载libc.so.6函数：

>>> import ctypes
>>> libc = ctypes.cdll.LoadLibrary('libc.so.6')
>>> libc.ffs(136)
4

（请注意，这使用基于1的索引）。显然，这不是原始的跨平台兼容;您需要根据您正在运行的系统（从sys.platform或类似情况检测到）更改要加载的库的文件名。我甚至不会100％确定它在不同的Linux发行版上是一样的。

还值得做一些适当的基准测试，看看它是否真的值得。如果经常调用它，但如果它只是偶尔使用，那么与维护相比，Python实现的性能优势可能会微不足道，以确保它能够在不同的平台上运行。

另一种方法是在C中编写自己的函数实现，并提出一个Python包装器。然后，您必须为您想要的每个平台编译它，但是您在找到正确的库名称的同时保留速度优势的麻烦。

Answer 4

所有这些答案都与外部模块，定义函数等有关...按位操作???

(1 + (x ^ (x-1))) >> 1

将在x中返回2的最小有效幂。

例如，x = 136时，答案为2 ^ 3 = 8。

Trick记住x-1与x的位数相同，除了所有最不重要的1和所有后续的零;然后执行按位XOR bitwin X和X + 1提取这些数字。

然后，您可以使用bit_length（）方法提取索引。

Answer 5

为了充实S.Lott的评论，如果设置了LSB，则该值将为奇数，如果清除，则该值将为偶数。因此，我们可以继续将价值向右移动，直到它变得奇怪，跟踪发生这种情况需要多少班次。只记得检查先设置一个位，否则当给定值为0时，循环将变为无穷无尽...

>>> def ffs(num):
...     # Check there is at least one bit set.
...     if num == 0:
...         return None
...     # Right-shift until we have the first set bit in the LSB position.
...     i = 0
...     while (num % 2) == 0:
...         i += 1
...         num = num >> 1
...     return i
...
>>> num = 136
>>> bin(num)
'0b10001000'
>>> ffs(num)
3
>>> ffs(0) is None
True

注意，这会将LSB视为位0;如果你想要基于1的索引，只需将i初始化为1。

Answer 6

您可以实现此处标识的任何算法： http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#ZerosOnRightLinear

我不知道有任何本地方法可以这样做。（你也可以编写一个扩展来将C函数导出到Python，但这可能不值得麻烦： - ）

Answer 7

尝试积极优化Python代码有点傻，所以一个带有计数器和右移的简单for循环应该没问题。如果你想要更快（在C，Java或汇编中更有意义），你可以二进制搜索最右边的1位甚至使用查找表来帮助你。

假设x是64位，你想要LSB。掩盖低32位。假设x非零：

if x & 0xffffffff == 0:
  if x & 0xffff00000000 == 0:
    # the LSB is in the highest two bytes
  else:
    # the LSB is in the 5th or 6th byte
else:
  if x & 0xffff0000:
    # the LSB is in the 3rd or 4th byte
  else:
    # the LSB is in the 1st or 2nd byte

您如何处理上面评论的部分取决于您想要的积极程度：您可以进行类似于我们所拥有的进一步二进制搜索，或者您可以使用查找表。目前，我们有16位的不确定性，因此我们的表将是65,536个条目。我实际上已经为这个极其性能敏感的代码创建了这样的表，但这是一个玩Chess的C程序（64位字符串有一个二进制表示的板）。

Answer 8

我知道已经有一个选定的答案，但我自己也解决了这个问题，因为我可以。该解决方案基于以下思想：如果值为2的幂，则可以使用对数基数2来查找其位置。实现的其余部分围绕转换值，以便我们可以简单地记录日志。

我没有对它进行基准测试，但转换是O（1），其中n是位数（这个视图有点不公平地忽略了log（）引入的复杂性，尽管它可能在O（log（n）附近））？1）。实施基于2的'递减和比较'两种权力方法：

import math

def ffs(value):
    """Find the first set bit in an integer, returning its index (from zero)"""
    if 0 > value:
        raise ValueError("No negative values!")
    if 0 == value:
        # No bits are set in value
        return None
    if (value & (value - 1)) != 0:
        # Multiple bits are set in value. Transform value such that only the
        # lowest bit remains set.
        value &= ~ (value - 1)
    # Only one bit is set in value, find its index from zero
    return int(math.log(value, 2))

Answer 9

from math import log2
def bit_pos(n):
    """Returns the index, counting from 0, of the
    least significant set bit in `n`. If no bit is set, returns None.
    """   
    return int(log2(n^(n&(n-1)))) if n else None

bit_pos(32)
# returns 5

返回Python中最低有效位的索引

9 个答案: