在ruby中,计算两个无符号整数之间位差的最有效方法是什么(例如汉明距离)?
例如,我有一个整数a = 2323409845和b = 1782647144.
他们的二进制表示是:
a = 10001010011111000110101110110101
b = 01101010010000010000100101101000
a& b是17 ..
我可以对它们进行逻辑XOR,但这会给我一个不同的整数!= 17,然后我必须迭代结果的二进制表示并计算1的#。
计算位差的最有效方法是什么?
现在,为了计算许多整数序列的比特差异,答案是否会改变?例如。给出2个无符号整数序列:
x = {2323409845,641760420,509499086....}
y = {uint,uint,uint...}
计算两个序列之间的比特差异的最有效方法是什么?
您是否会迭代序列,或者是否有更快的方法来计算整个序列的差异?
答案 0 :(得分:20)
您可以利用Ruby中优化的String函数来进行位计数,而不是纯算术。通过一些快速基准测试,结果大约快了6倍。
def h2(a, b)
(a^b).to_s(2).count("1")
end
h1是计算的常规方法,而h2将xor转换为字符串,并计算“1”的数量
基准:
ruby-1.9.2-p180:001:0>> def h1(a, b)
ruby-1.9.2-p180:002:1*> ret = 0
ruby-1.9.2-p180:003:1*> xor = a ^ b
ruby-1.9.2-p180:004:1*> until xor == 0
ruby-1.9.2-p180:005:2*> ret += 1
ruby-1.9.2-p180:006:2*> xor &= xor - 1
ruby-1.9.2-p180:007:2*> end
ruby-1.9.2-p180:008:1*> ret
ruby-1.9.2-p180:009:1*> end
# => nil
ruby-1.9.2-p180:010:0>> def h2(a, b)
ruby-1.9.2-p180:011:1*> (a^b).to_s(2).count("1")
ruby-1.9.2-p180:012:1*> end
# => nil
ruby-1.9.2-p180:013:0>> h1(2323409845, 1782647144)
# => 17
ruby-1.9.2-p180:014:0>> h2(2323409845, 1782647144)
# => 17
ruby-1.9.2-p180:015:0>> quickbench(10**5) { h1(2323409845, 1782647144) }
Rehearsal ------------------------------------
2.060000 0.000000 2.060000 ( 1.944690)
--------------------------- total: 2.060000sec
user system total real
1.990000 0.000000 1.990000 ( 1.958056)
# => nil
ruby-1.9.2-p180:016:0>> quickbench(10**5) { h2(2323409845, 1782647144) }
Rehearsal ------------------------------------
0.340000 0.000000 0.340000 ( 0.333673)
--------------------------- total: 0.340000sec
user system total real
0.320000 0.000000 0.320000 ( 0.326854)
# => nil
ruby-1.9.2-p180:017:0>>
答案 1 :(得分:5)
根据mu的建议太短,我写了一个简单的C扩展来使用__builtin_popcount,并使用基准测试验证它至少比ruby的优化字符串函数快3倍..
我查看了以下两个教程:
在我的计划中:
require './FastPopcount/fastpopcount.so'
include FastPopcount
def hamming(a,b)
popcount(a^b)
end
然后在包含我的程序的目录中,我创建了一个包含以下文件的文件夹“PopCount”。
extconf.rb:
# Loads mkmf which is used to make makefiles for Ruby extensions
require 'mkmf'
# Give it a name
extension_name = 'fastpopcount'
# The destination
dir_config(extension_name)
# Do the work
create_makefile(extension_name)
popcount.c:
// Include the Ruby headers and goodies
#include "ruby.h"
// Defining a space for information and references about the module to be stored internally
VALUE FastPopcount = Qnil;
// Prototype for the initialization method - Ruby calls this, not you
void Init_fastpopcount();
// Prototype for our method 'popcount' - methods are prefixed by 'method_' here
VALUE method_popcount(int argc, VALUE *argv, VALUE self);
// The initialization method for this module
void Init_fastpopcount() {
FastPopcount = rb_define_module("FastPopcount");
rb_define_method(FastPopcount, "popcount", method_popcount, 1);
}
// Our 'popcount' method.. it uses the builtin popcount
VALUE method_popcount(int argc, VALUE *argv, VALUE self) {
return INT2NUM(__builtin_popcount(NUM2UINT(argv)));
}
然后在popcount目录中运行:
ruby extconf.rb 使
然后运行程序,你就拥有它......在红宝石中做汉明距离的最快方法。
答案 2 :(得分:3)
韦格纳的算法:
def hamm_dist(a, b)
dist = 0
val = a ^ b
while not val.zero?
dist += 1
val &= val - 1
end
dist
end
p hamm_dist(2323409845, 1782647144) # => 17
答案 3 :(得分:1)
如果有人想要遵循基于c的路径,最好将编译器标志-msse4.2
添加到makefile中。这允许编译器生成基于硬件的popcnt
指令,而不是使用表来生成popcount。在我的系统上,这大约快了2.5倍。