codice C per contare il numero di bit '1' in un unsigned char

Question

Ho bisogno di codice C per restituire il numero di 1 di in un unsigned char in C. Ho bisogno di una spiegazione sul perché funziona se non è evidente. Ho trovato un sacco di codice per un numero a 32 bit, ma non tanto per un unsigned char.

Answer 1

Lo stesso codice funzionerà per un unsigned char. Loop su tutti i bit di loro prova. Vedere questo .

Answer 2

const unsigned char oneBits[] = {0,1,1,2,1,2,2,3,1,2,2,3,2,3,3,4};

unsigned char CountOnes(unsigned char x)
{
    unsigned char results;
    results = oneBits[x&0x0f];
    results += oneBits[x>>4];
    return results
}

Avere una matrice che conosce il numero di bit per 0 a 15. Registrare i risultati per ogni nibble.

Answer 3

HACKMEM ha questo algoritmo in 3 operazioni (approssimativamente tradotto a C):

bits = (c * 01001001001ULL & 042104210421ULL) % 017;

(ULL è quello di forzare a 64 bit aritmetica. E 'necessario, a malapena ... questo calcolo richiede interi 33-bit).

In realtà, è possibile sostituire il secondo costante con 042104210021ULL, dal momento che si sta contando solo 8 bit, ma non sembra ben simmetrica.

Come funziona? Pensate a c bit per bit, e ricordare che (a + b) % c = (a % c + b % c) % c, e se e solo se (a | b) == a + b (a & b) == 0.

  (c * 01001001001ULL & 042104210421ULL) % 017
  01   01001001001                01         1
  02   02002002002       02000000000         1
  04   04004004004          04000000         1
 010  010010010010            010000         1
 020  020020020020               020         1
 040  040040040040      040000000000         1  # 040000000000 == 2 ** 32
0100 0100100100100        0100000000         1
0200 0200200200200           0200000         1

Se non si dispone di 64 bit aritmetica disponibili, è possibile dividere c fino in stuzzichini e fare ogni mezzo, prendendo 9 operazioni. Ciò richiede solo 13 bit, in modo da utilizzare 16 o 32 bit aritmetica funzionerà.

bits = ((c & 017) * 0421 & 0111) % 7 + ((c >> 4) * 0421 & 0111) % 7;

(c * 0421 & 01111) % 7
 1   0421      01    1
 2  01042   01000    1
 4  02104    0100    1
 8  04210     010    1

Per esempio, se c == 105 == 0b11001001,

c == 0100
   |  040
   |  010
   |   01 == 0151
* 01001001001001ULL == 0100100100100
                     |  040040040040
                     |  010010010010
                     |   01001001001 == 0151151151151
& 0421042104210421ULL ==  0100000000
                       | 04000000000
                       |      010000
                       |          01 ==   04100010001
% 017                                == 4

c & 017      ==            8 | 1           ==                   011
011 * 0421   ==     8 * 0421 | 1 * 0421    == 04210 | 0421 == 04631
04631 & 0111 == 04210 & 0111 | 0421 & 0111 ==   010 | 01   ==   011
011 % 7      == 2

c >> 4       ==            4 | 2            ==                     06
06 * 0421    ==     4 * 0421 | 2 * 0421     == 02104 | 01042 == 03146
03146 & 0111 == 02104 & 0111 | 01042 & 0111 ==  0100 | 01000 == 01100
01100 % 7    == 2

2 + 2 == 4

Answer 4

Si veda la pagina hack po 'mani in: http://graphics.stanford.edu /~seander/bithacks.html#CountBitsSetKernighan

ci sono molte buone soluzioni per questo.

Inoltre, questa funzione nella sua più semplice implementazione è abbastanza banale. Si dovrebbe prendere il tempo per imparare come fare questo.

Answer 5

Per un intero piccolo come un unsigned char a ottenere migliori prestazioni con un piccolo lookup-table.

So cosa algoritmi di popolazione-count che stai nota. Essi lavorano facendo aritmetica dei più parole più piccoli di un intero memorizzato in un registro.

Questa tecnica è chiamata SWAR ( http://en.wikipedia.org/wiki/SWAR).

Per ulteriori informazioni vi consiglio di controllare le hacker delizia sito: www.hackersdelight.org. Ha codice di esempio e scritto un libro che spiega questi trucchi in dettaglio.

Answer 6

Come già risposto, i modi standard di bit contando anche lavorare su caratteri senza segno.

Esempio:

    unsigned char value = 91;
int bitCount = 0;
while(value > 0)
{
    if ( value & 1 == 1 ) 
        bitCount++;
    value >>= 1;
}

Answer 7

unsigned char è un "numero" esattamente nello stesso modo in cui un galleggiante 32 bit o intero è un "numero", ciò che il compilatore li ritiene rappresentare è quello che cambia.

se ti immagini un char come i suoi bit:

01010011 (8 bit);

si possono contare i bit impostati nel modo seguente:

prendere il valore, diciamo x, e prendere x% 2, il resto sarà 1 o 0. che è, a seconda della endianness del char, sinistra o più a destra bit. accumulare il resto in una variabile separata (questo sarà il numero risultante di bit impostati).

>> poi (spostamento a destra) 1 bit.

ripetere fino a 8 bit sono stati spostati.

il codice c dovrebbe essere abbastanza semplice da implementare dal mio pseudocodice, ma in fondo

public static int CountSetBits(char c)
{
    int x = 0;
    int setBits = 0;
    while (x < 7)
    {
       setBits = setBits + c % 2;
       c = c >> 1;
       x = x + 1;
    }
}

Answer 8

di base sul post di Ephemient, abbiamo la non ramificata versione 8 bit. E 'in un'espressione esadecimale.

typedef unsigned char       UINT8;
typedef unsigned short      UINT16;
typedef unsigned long long  UINT64;
int hammingWeight8( const UINT8& c)
{
    return ( c* 0x8040201ULL & 0x11111111)%0xF;
}

Applicare due volte, abbiamo una versione a 16 bit, che ha bisogno di 9 operazioni.

int hammingWeight16( const UINT16& c)
{
    return ((c & 0xFF)* 0x8040201ULL & 0x11111111)%0xF + 
             ((c >> 8)* 0x8040201ULL & 0x11111111)%0xF;
}

Qui scrivo una versione 16bits variante che necessita 64bit registri e 11 operazioni. Sembra non migliore di quella precedente, ma utilizza solo il funzionamento 1 modulo.

int hammingWeight16( const UINT16& c)
{
    UINT64  w;
    w= (((( c* 0x8000400020001ULL)>> 3) & 0x1111111111111111)+14)%0xF;
    return (c!=0)*(w+1+(c==0xFFFF)*15);
}