计算整数中设置的位数？

Posted 2023-03-06

【中文标题】计算整数中设置的位数？

【英文标题】：Counting the number of set bits in an integer?

【发布时间】：2013-01-08 18:14:38

【问题描述】：

我正在尝试使用 x*x-1 检查整数是否为 2 的幂，然后对其进行计数。

long count_bits(long n) 
unsigned int c;
for c = 0:n
n = n * (n - 1);  %Determines if an integer is a power of two!
c=c+1;
end

disp(c);

在这里找到我的答案：Calculating Hamming weight efficiently in matlab

【问题讨论】：

问题可能是我怎样才能混合 C 和 matlab 代码并让它工作......

您的问题到底是什么？您是否要查看特定数字是否为 2 的幂？你想混合使用 Matlab 和 C 代码吗？你是@aka.nice 还是@Supa？

@slayton 我不是 Supra，也许我应该使用引号“我怎么能……”。我的 cmets 只是对提议的一段代码的观察......理解讽刺可能是一个很好的工具，但一旦解释它就会崩溃。

【参考方案1】：

使用bitget:

% generate a random int number
>> n = uint32( randi( intmax('uint32'), 1, 1 ) )

n = 

   3771981510

>> count = sum(bitget(n,1:32))

count = 

   18

或者，如果您关心性能，您可以使用查找表 (LUT) 来计算位数：

为 8 位整数构建 LUT（仅 256 个条目）：

function lut = countBitsLUT()
for ii = 0:255
    lut(ii+1) = sum(bitget(uint8(ii),1:8));
end

您只需构建 LUT 一次。

获得 LUT 后，您可以使用以下方法计算位数：

count = lut( bitand(n,255)+1 ) + ...      % how many set bits in first byte
        lut( bitand( bitshift(n,-8), 255 ) + 1 ) + ... % how many set bits in second byte
        lut( bitand( bitshift(n,-16), 255 ) + 1 ) + ... % how many set bits in third byte
        lut( bitand( bitshift(n,-24), 255 ) + 1 ); % how many set bits in fourth byte

我还做了一个小“基准测试”：

lutCount = @( n ) lut( bitand(n,255)+1 ) + ...      % how many set bits in first byte
        lut( bitand( bitshift(n,-8), 255 ) + 1 ) + ... % how many set bits in second byte
        lut( bitand( bitshift(n,-16), 255 ) + 1 ) + ... % how many set bits in third byte
        lut( bitand( bitshift(n,-24), 255 ) + 1 ); % how many set bits in fourth byte

t = [ 0 0 ];
for ii=1:1000
    n = uint32( randi( intmax('uint32'), 1, 1 ) );
    tic;
    c1 = sum(bitget(n,1:32));
    t(1) = t(1) + toc;
    tic;
    c2 = lutCount( n );
    t(2) = t(2) + toc;
    assert( c1 == c2 );
end

运行时间为：

t = [0.0115    0.0053]

也就是说，LUT 的速度是 sum 的两倍，是 bitget 的两倍。