2位组之间的快速汉明距离

Question

我正在编写一种软件，它非常依赖于（1）访问单个位和（2）2位集A和B之间的汉明距离计算（即A和B之间不同的位数）。位集非常大，介于10K和1M位之间，我有很多位。由于在编译时无法知道位集大小，我正在使用vector < bool >，但我计划很快迁移到boost::dynamic_bitset。

以下是我的问题：

（1）关于哪些实现具有最快单位访问时间的任何想法？

（2）为了计算汉明距离，天真的方法是循环单个比特并计算2个比特集之间的差异。但是，我的感觉是，循环遍历字节而不是位可能要快得多，执行R = byteA XOR byteB，并查看具有255个条目的表，其中“本地”距离与R相关联。另一个解决方案是存储a 255 x 255矩阵并直接访问而无需操作到byteA和byteB之间的距离。所以我的问题：任何想法如何从std::vector < bool >或boost :: dynamic_bitset实现？换句话说，你知道是否有办法访问bytes数组，或者我必须从头开始重新编码所有内容？

Answer 1

（1）可能vector<char>（或甚至vector<int>），但在典型硬件上浪费至少7/8的空间。如果使用一个或多个字节来存储它们，则无需解压缩位。我不知道，vector<bool>或dynamic_bitset中的哪一个更快。这可能取决于C ++的实现。

（2）boost::dynamic_bitset有一个operator^和一个count成员，它们可以用来计算汉明距离，但速度很快，虽然是内存消耗方式。您还可以使用to_block_range访问底层缓冲区;要使用它，您需要将汉明距离计算器实现为OutputIterator。

Answer 2

如果从头开始编写代码，一次可能比一个字节做得更好：从每个bitset一次一个字。 XOR的成本应该非常低，然后使用特定于实现的内置popcount，或者你可以找到最快的位错误的popcount（可能涉及或不涉及256项查找）。

[修改：看起来好像这适用于boost::dynamic_bitset::to_block_range，Block选为int或long。很遗憾它写入一个OutputIterator而不是给你一个InputIterator - 我不能立即看到如何使用它来迭代两个bitset，除非使用额外的线程或者复制其中一个首先将bitset输出到int数组。无论哪种方式，如果它已经将程序控制权交给您，您可以采取一些本可以避免的复制开销。该任务的线程非常复杂，当然也有自己的开销，复制数据可能不比使用operator^和count()更好。]

Answer 3

我知道这会因为异端邪说而受到贬低，但这里是：你可以使用＆amp; vector [0]获得指向矢量实际数据的指针; （对于矢量ymmv）。然后，您可以使用c风格的函数迭代它;意思是，将指针转换为int指针或类似的东西，执行上面的汉明算术，并一次将指针移动一个字长。这只会起作用，因为您知道这些位是连续打包在一起的，并且容易受到攻击（例如，如果修改了矢量，它可能会移动内存位置）。