Быстрый линейный список, который исключает дубликаты
https://stackoverflow.com/questions/6350547
-
28-10-2019 - |
italiano
english
français
española
中国
日本の
العربية
Deutsch
한국어
Português
RussianВопрос
У меня есть следующий код:
procedure TCellBlock.GeneratePtoQ;
var
x,y: integer;
i: integer;
Change: cardinal;
begin
i:= 0;
//Walk the grid of changed (alive) cells
for x:= GridMaxX downto 1 do begin
for y:= GridMaxY downto 1 do begin
if Active[cIndexP][x, y] then begin
Active[cIndexP][x,y]:= false;
//Put active items on the stack.
ToDo[i]:= x shl 16 or y;
Inc(i);
end; {if}
end; {for y}
end; {for x}
while i > 0 do begin
Dec(i);
y:= ToDo[i] and $FFFF;
x:= ToDo[i] shr 16;
//Calculate the cell, Change = (oldval XOR newval)
Change:= Grid[x,y].GeneratePtoQ;
//Mark the cells in the grid that need to be recalculated next generation.
Active[cIndexQ][x,y]:= Active[cIndexQ][x,y] or (Change <> 0);
Active[cIndexQ][x+1,y+1]:= Active[cIndexQ][x+1,y+1] or ((Change and $cc000000) <> 0);
Active[cIndexQ][x+1,y]:= Active[cIndexQ][x+1,y] or ((Change and $ff000000) <> 0);
Active[cIndexQ][x,y+1]:= Active[cIndexQ][x,y+1] or ((Change and $cccccccc) <> 0);
end; {while}
end;
Выше приведено фрагмент кода тестовой программы, которая вычисляет Conway's Conway Игра жизни.
Код должен быть максимально быстрым. И для этого я пробую разные подходы.
Он ходит, хотя сетка активных клеток, смотрит, какие клетки активны, и ставит их на стек.
Затем он обрабатывает элементы на стеке и видит, какие ячейки изменились.
Если ячейка изменила ее обновления изменений в сетке для следующего поколения.
Я храню ячейки в 32 -битных кардинальных поколениях (4 бита Y, 8 бит x) и P (даже). 8
Вопрос
Я хочу избавиться от сетки, я просто хочу иметь дело со стеком.
Как внедрить стек, который устраняет дубликаты?
Обратите внимание, что это должно быть как можно быстрее И я не использую грязные трюки, чтобы получить это.
Решение 4
Я думал об этом и думаю, что у меня есть решение.
Некоторый фон
Вот как данные изложены в памяти
00 A 08 B 10 18 The bits of Individual int32's are layout like this:
01 | 09 | 11 19 00 04 08 0C 10 14 18 1C // N-Mask: $33333333
02 | 0A | 12 1A 01 05 09 0D 11 15 19 1D // S-Mask: $cccccccc
03 | 0B | 13 1B 02 06 0A 0E 12 16 1A 1E // W-Mask: $000000ff
04 | 0C | 14 1C 03 07 0B 0F 13 17 1B 1F // E-Mask: $ff000000
05 | 0D | 15 1D //SE-Mask: $cc000000
06 | 0E | 16 1E //NW-Mask: $00000033
07 V 0F V 17 1F I can mask of different portions if need be.
-- Figure A: Grid -- -- Figure B: cell -- -- Table C: masks --
Я не выбрал размер строительного блока, но это общая идея.
Даже поколения называются P, странные поколения называются Q.
Они такими шахматными
+----------------+<<<<<<<< P 00 04 08 0C //I use a 64K lookup
|+---------------|+ 01 05* 09* 0D //table to lookup
|| || 02 06* 0A* 0E //the inner* 2x2 bits from
|| || 03 07 0B 0F //a 4x4 grid.
+----------------+| //I need to do 8 lookups for a 32 bit cell
+----------------+<<<<<<<< Q
- Figure D: Cells are staggered - -- Figure E: lookup --
Таким образом при генерации P -> Q, Мне нужно только взглянуть на сам P и его S, Se, E соседей, а не на всех 8 соседей, то же самое для Q -> P. Мне нужно только взглянуть на сам Q и его соседей NW и W.
Также обратите внимание, что ошеломляющий спасает меня временем в переводе результата поиска, потому что я должен сделать меньше переключения битов, чтобы ввести результаты на месте.
Когда я зацикливаю, хотя сетка (Рисунок а) Я хожу, хотя клетки (Рисунок B) В порядке, показанном на рисунке А. Всегда в строго увеличивающемся порядке в P-цикле и всегда в уменьшении порядка в Q-цикле.
Фактически, цикл Q работает точно в противоположном порядке от P-цикла, это ускоряет ситуацию, как можно больше, повторно используя кэш.
Я хочу как можно больше минимизировать использование указателей, потому что указатели не могут быть предсказаны и не доступны последовательно (Они прыгают по месту) Поэтому я хочу максимально использовать массивы, стеки и очереди.
Что данные должны отслеживать
Мне нужно отслеживать только клетки, которые меняются. Если ячейка (которая является int32), не изменяется от одного поколения на другое, я удаляю ее из рассмотрения.
Это то, что делает код в вопросе. Он использует сетку, чтобы отслеживать изменения, но я хочу использовать куча, не сетка; и я Только Хочу иметь дело с активными клетками, которые я не хочу знать о стабильных или мертвых клетках.
Некоторые предыстории данных
Обратите внимание, как сама ячейка всегда монотонно увеличивается. Как и его S-neighbor, а также E и Se-Neighbor. Я могу использовать эту информацию, чтобы обмануть.
Решение
Я использую стек, чтобы отслеживать саму ячейку и ее соседка и очередь, чтобы отслеживать его соседка E и SE, и когда я закончу, я объединяю их.
Предположим, что в сетке следующие клетки выходят как активные после того, как я их рассчитал:
00, 01, 08 and 15
I make the following two stacks:
stack A stack B
00 08 a) -A: Cell 00 itself in stack A and its E-neighbor in B
01 09 a) Cell 00's S neighbor in stack A and its SE-n'bor in B
02 0A b) -B: Cell 01 is already in the stack, we only add S/SE
08 10 c) -C: Cell 08 goes into the stack as normal
09 11 c) We'll sort out the merge later.
15 1D d) -D: Cell 15 and neighbors go on as usual.
16 1E d)
Now I push members from stack A and B onto a new stack C so that stack C has
no duplicates and it strictly increasing:
Here's the pseudo code to process the two queues:
a:= 0; b:= 0; c:=0;
while not done do begin
if stack[a] <= stack[b] then begin
stack[c]:= stack[a]; inc(a); inc(c);
if stack[a] = stack[b] then inc(b);
end
else begin
stack[c]:= stack[b]; inc(b); inc(c);
end;
end; {while}
И еще лучше
Мне не нужно делать два стека и слияние как два отдельных шага, если я сделаю A стек и B В очереди я могу сделать второй шаг, описанный в псевдо -коде, и построение двух стеков за один проход.
Примечание
Поскольку ячейка изменяет свою S, E или SE -граница не требуется, но я могу проверить это, используя маски в таблице C, и только добавлять ячейки, которые действительно нуждаются в проверке в следующем поколении в список.
Преимущества
- Используя эту схему, мне приходилось только проходить через один Укладка с активными клетками при расчете клеток, поэтому я не трачу время на просмотр мертвых или неактивных ячеек.
- Я использую только последовательные доступы памяти, максимизируя использование кэша.
- Создание стека с помощью новых изменений для следующих поколений требует только одну дополнительную временную очередь, которую я обрабатываю в строго последовательном порядке.
- Я не делаю сортировки и минимум сравнений.
- Мне не нужно отслеживать соседей каждой отдельной ячейки (Int32), мне нужно только отслеживать соседей (S, E, SE, N, W, NW) Из сетей это сведет к минимуму накладные расходы.
- Мне не нужно отслеживать статус клеток, мне нужно только считать мертвые ячейки (ячейка либо мертва, потому что она была мертва раньше, либо потому что она измененный в мертвые. Все активные ячейки находятся в моем стеке Todo, это экономит время бухгалтерского учета и пространство памяти.
- Алгоритм работает во время O (n), когда (n) является количество активный Клетки, это исключает мертвые клетки, стабильные клетки и клетки, которые колеблются с периодом 2.
- Я когда -либо имел дело только с 32 -битными кардиналами, что намного быстрее, чем использование Int16.
Другие советы
Если я понял, что вы просили, вы хотите, чтобы у стека не было никаких значений дублирования. Я не человек Delphi, но если бы это была Java, я бы создал хэшмап/ дерево карты и добавил бы каждое значение на карту и перед добавлением его в стек -проверку, если он уже находится в хэш. Вы также можете добавить все значения, которые он обращается, но вы потеряете порядок хэша.
Лично я бы выбрал совершенно другой подход. Сначала я не вижу, как вам не нужно принимать во внимание всех соседей только из -за использования смещения 1,1, и тогда я сомневаюсь, что битовые трюки делают алгоритм намного быстрее (часто это наоборот, но тогда это могло быть ограниченной пропускной способностью, и в этом случае мы немного выиграем)
Поэтому я бы просто выбрал то, что должно принести наибольшую прирост производительности: сделать алгоритм многопоточным. В нашем мире квадроцикла/шестнадцатеричного/октакоров беспокоятся о увеличении производительности на несколько процентов, в то время как тратить на 300% или более кажется глупым. Поэтому, если мы проигнорируем активные сетки и проверили все поля, алгоритм был бы тривиальным с некоторым отличным масштабированием, тем более что можно легко векторизировать алгоритм, но тогда это не особенно эффективно, поэтому я бы попробовал несколько разных подходов к многопоточному чтению. Алгоритм, который принимает только активные клетки в учете.
Во -первых, вместо того, чтобы избавиться от сетки, я бы удвоил ее: одна SRC и одна сетка Dest - которые заменяются каждый раунд. Нет блокировки, чтобы получить доступ к сети, необходимой, не нужно беспокоиться при обновлении полей и без устаревших записей (важно для многопоточного чтения, в конце концов мы хотим использовать кэш).
Теперь простым решением было бы использовать какую -то одновременную структуру списка (понятия не по библиотекам Delphi) для активных ячеек и позволить каждой нити красть из нее и добавить новые активные ячейки в другой. С хорошей беззаконой внедрения одновременной очереди (в основном независимо от замены это находится в Delphi) или что -то подобное может быть довольно красивым и простым. Для лучшей производительности вместо того, чтобы добавлять отдельные узлы в список, я подумал о добавлении целых кусков в список, скажем, в размере 10 или около того - больше работы с меньшими затратами, но если мы сделаем куски слишком большими, мы теряем параллелизм.
Я могу вспомнить другие решения, такие как предоставление каждой теме по одному списку активных ячеек для проработки (или, более точно, для всех и разных смещений), но тогда мы должны между каждым прогоном собрать все новые записи (не так много синхронизации, но некоторые копирование ) в список - стоит попробовать, я предполагаю.
Если ваша цель - скорость (и только скорость). Есть несколько трюков, которые могут сильно ускорить ситуацию. Моя собственная реализация игры в Conway использует эти хитрости, чтобы сделать ее быстрее. Обратите внимание, что это очень дорого по памяти.
- Каждая ячейка является объектом
- Каждый объект ячейки содержит координаты x/y
- Каждый объект ячейки содержит «живые» счетчики количества живых соседей. (Когда ячейка включается/выключена, она уведомит, что он соседь, поэтому они обновляют свои счетчики.
- Чтобы сделать № 3, когда рассчитывается следующее поколение, клетки не включаются/выключены сразу. Вместо этого они сложены в список, пока все ячейки не будут рассчитаны.
- Каждая ячейка имеет счетчик, который указывает, что является последним поколением, на котором они изменились. Это избегает расчета одной и той же ячейки дважды. (Моя альтернатива стеке, которая устраняет дубликаты)
- Список № 5 повторно используется в следующем поколении, поскольку только соседи ячейки, которая изменилась на предыдущем поколении, могут измениться на текущем.
Есть некоторые уловки, которые я использую, чтобы ускорить поколение. Некоторые из перечисленных здесь трюков принесут вам гораздо больше, чем многопоточности для вашей реализации. Но использование как этих, так и многопоточности получит максимально возможную производительность.
Что касается предмета многопоточной, прочитайте запись VOO.
В основном @ken, полный Sourcecode для тестовой программы:
Обратите внимание, что 99,9% случаев тратится на отображение, потому что я ничего не сделал, чтобы оптимизировать это.
Я создал новое приложение SDI-Main и опубликовал код в этом, и потому что мне ленивый, я не удосужился переименовать или перекрасить какие-либо элементы управления.
Файл проекта: sdiapp.dpr
program Sdiapp;
uses
Forms,
SDIMAIN in 'SDIMAIN.pas'; {Form1}
{$R *.RES}
begin
Application.Initialize;
Application.CreateForm(TForm1, Form1);
Application.Run;
end.
Основная форма: sdimain.pas
unit SDIMAIN;
interface
uses Windows, Classes, Graphics, Forms, Controls, Menus,
Dialogs, StdCtrls, Buttons, ExtCtrls, ComCtrls, ImgList, StdActns,
ActnList, ToolWin;
{--------------------------------------------
p and q are bit arrays of 16x16 bits, grouped
as in 8 int32's as follows
P00 P04 P08 P0c P10 P14 P18 P1c
P01 P05 P09 P0d P11 P15 P19 P1d
P02 P06 P0a P0e P12 P16 P1a P1e
P03 P07 P0b P0f P13 P17 P1b P1f
|
+----> The bits per int32 are grouped as follows
The int32's are grouped as follows
P0 P1
P2 P3
P4 P5
P6 P7
P and Q are staggered as follows:
+---------------------------------+ <---- P
| +-------------------------------|-+ <----Q
| | | |
| | | |
... ...
| | | |
+-|-------------------------------+ |
+---------------------------------+
Generations start counting from 0,
all even generations are stored in P.
all odd generations are stored in Q.
When generating P->Q, the S, SE and E neighbors are checked.
When generating Q->P, the N, NW and W neighbors are checked.
The westernmost P edge in a grid is stored inside that grid.
Ditto for all easternmost Q edges.
--------------------------------------------}
const
cClearQState = $fffffff0;
cClearPState = $fffff0ff;
cIndexQ = 1;
cIndexP = 0;
ChangeSelf = 0;
ChangeNW = 1;
ChangeW = 2;
ChangeN = 3;
ChangeSE = 1;
ChangeE = 2;
ChangeS = 3;
const
//A Grid is 128 x 128 pixels.
GridSizeX = 512 div 8; //should be 128/8, 1024 for testing.
GridSizeY = GridSizeX * 2; //32 totaal: 16x32x4bytes = 2048 x 2 (p+q) = 4k per block.
GridMaxX = GridSizeX - 1;
GridMaxY = GridSizeY - 1;
NumberOfCells = GridSizeX * GridSizeY;
CellSizeX = 8;
CellSizeY = 4;
CellMaxX = CellSizeX - 1;
CellMaxY = CellSizeY - 1;
type
TUnit = Cardinal;
TBytes = array[0..3] of byte;
TChange = array[0..3] of boolean;
type
TCellBlock = class;
TFlags = record
case boolean of
true: (whole: cardinal);
false: (part: array[0..3] of byte);
end;
//TActiveList = array[0..GridMaxX, 0..GridMaxY] of boolean;
//TActive = array[0..1] of TActiveList;
TToDoList = array[-1..NumberOfCells] of cardinal; //Padding on both sides.
TNewRow = TFlags;
PCell = ^TCell;
TCell = record
public
p: TUnit;
q: TUnit;
procedure SetPixel(x,y: integer; InP: Boolean = true);
function GeneratePtoQ: cardinal; inline;
function GenerateQtoP: cardinal; inline;
end;
//A grid contains pointers to an other grid, a unit or nil.
//A grid can contain grids (and nils) or units (and nils), but not both.
PGrid = ^TGrid;
TGrid = array[0..GridMaxX,0..GridMaxY] of TCell;
TCellBlock = class(TPersistent)
private
FHasCells: boolean;
FLevel: integer;
FGrid: TGrid;
ToDoP: TToDoList;
ToDoQ: TToDoList;
PCount: integer;
QCount: integer;
FParent: TCellBlock;
FMyX,FMyY: integer;
N,W,NW: TCellBlock;
S,E,SE: TCellBlock;
procedure GeneratePtoQ; virtual;
procedure GenerateQtoP; virtual;
procedure UpdateFlagsPtoQ; virtual;
procedure UpdateFlagsQtoP; virtual;
procedure Generate; virtual;
procedure Display(ACanvas: TCanvas); virtual;
procedure SetPixel(x,y: integer);
property Grid: TGrid read FGrid write FGrid;
public
constructor Create(AParent: TCellBlock);
destructor Destroy; override;
property Parent: TCellBlock read FParent;
property HasCells: boolean read FHasCells;
property Level: integer read FLevel;
property MyX: integer read FMyX;
property MyY: integer read FMyY;
end;
TCellParent = class(TCellBlock)
private
procedure GeneratePtoQ; override;
procedure GenerateQtoP; override;
//procedure Display(Startx,StartY: integer; ACanvas: TCanvas); override;
public
constructor CreateFromChild(AChild: TCellBlock; ChildX, ChildY: integer);
constructor CreateFromParent(AParent: TCellParent);
destructor Destroy; override;
end;
type
TForm1 = class(TForm)
ToolBar1: TToolBar;
ToolButton9: TToolButton;
ToolButton1: TToolButton;
ToolButton2: TToolButton;
ToolButton3: TToolButton;
ToolButton4: TToolButton;
ActionList1: TActionList;
FileNew1: TAction;
FileOpen1: TAction;
FileSave1: TAction;
FileSaveAs1: TAction;
FileExit1: TAction;
EditCut1: TEditCut;
EditCopy1: TEditCopy;
EditPaste1: TEditPaste;
HelpAbout1: TAction;
StatusBar: TStatusBar;
ImageList1: TImageList;
Image1: TImage;
Timer1: TTimer;
Label1: TLabel;
procedure FileNew1Execute(Sender: TObject);
procedure FileSave1Execute(Sender: TObject);
procedure FileExit1Execute(Sender: TObject);
procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
procedure FileOpen1Execute(Sender: TObject);
procedure ToolButton4Click(Sender: TObject);
private
MyBlock: TCellBlock;
MyBitmap: TBitmap;
BitmapData: array[0..1024,0..(1024 div 32)] of integer;
procedure InitLookupTable;
procedure RestartScreen;
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
const
cLiveCell = $88888888;
cLiveVerticalP = $40404040;
cLiveVerticalQ = $04040404;
cLiveTop = $00000088;
cLiveBottom = $88000000;
cLivePCorner = $00000040;
cLiveQCorner = $04000000;
cUnstableCell = $22222222;
cUnstableVerticalP = $10101010;
cUnstableVerticalQ = $01010101;
cUnstableTop = $00000022;
cUnstableBottom = $22000000;
cUnstablePCorner = $00000010;
cUnstableQCorner = $01000000;
cAllDead = $00000000;
cAllLive = $ffffffff;
cLiveRow = $8;
cLive2x2 = $4;
cUnstableRow = $2;
cUnstable8x4 = $22;
cUnstable2x2 = $1;
cUnstable2x4 = $11;
cStateMask: array [0..7] of cardinal =
($fffffff0, $ffffff0f, $fffff0ff, $ffff0fff, $fff0ffff, $ff0fffff, $f0ffffff, $0fffffff);
var
LookupTable: array[0..$FFFF] of byte;
Generation: int64;
implementation
uses about, sysutils, clipbrd, Math;
{$R *.dfm}
type
bool = longbool;
procedure getCPUticks(var i : int64);
begin
asm
mov ECX,i;
RDTSC; //cpu clock in EAX,EDX
mov [ECX],EAX;
mov [ECX+4],EDX;
end;
end;
function IntToBin(AInt: integer): string;
var
i: integer;
begin
i:= SizeOf(AInt)*8;
Result:= StringOfChar('0',i);
while (i > 0) do begin
if Odd(AInt) then Result[i]:= '1';
AInt:= AInt shr 1;
Dec(i);
end; {while}
end;
constructor TCellBlock.Create(AParent: TCellBlock);
begin
inherited Create;
FParent:= AParent;
ToDoQ[-1]:= $ffffffff;
ToDoP[-1]:= $ffffffff;
end;
destructor TCellBlock.Destroy;
begin
inherited Destroy;
end;
procedure TCell.SetPixel(x: Integer; y: Integer; InP: Boolean = true);
var
Mask: cardinal;
Offset: Integer;
begin
//0,0 is the topleft pixel, no correction for p,q fase.
x:= x mod 8;
y:= y mod 4;
Offset:= x * 4 + y;
Mask:= 1 shl Offset;
if (InP) then p:= p or Mask else q:= q or Mask;
end;
procedure TCellBlock.SetPixel(x: Integer; y: Integer);
var
GridX, GridY: integer;
x1,y1: integer;
i: integer;
begin
x:= x + (GridSizeX div 2) * CellSizeX;
y:= y + (GridSizeY div 2) * CellSizeY;
if Odd(Generation) then begin
Dec(x); Dec(y);
QCount:= 0;
end
else PCount:= 0;
GridX:= x div CellSizeX;
GridY:= y div CellSizeY;
if (GridX in [0..GridMaxX]) and (GridY in [0..GridMaxY]) then begin
Grid[GridX,GridY].SetPixel(x,y);
i:= 0;
for x1:= 1 to GridMaxX-1 do begin
for y1:= 1 to GridMaxY-1 do begin
case Odd(Generation) of
false: begin
ToDoP[i]:= (x1 shl 16 or y1);
Inc(PCount);
end;
true: begin
ToDoQ[i]:= (x1 shl 16 or y1);
Inc(QCount);
end;
end; {case}
Inc(i);
end; {for y}
end; {for x}
end; {if}
end;
//GeneratePtoQ
//This procedure generates the Q data and QState-flags
//using the P-data and PState-flags.
procedure TCellBlock.Generate;
begin
if Odd(Generation) then GenerateQtoP
else GeneratePtoQ;
Inc(Generation);
end;
const
MaskS = $cccccccc;
MaskE = $ff000000;
MaskSE = $cc000000;
procedure TCellBlock.GeneratePtoQ;
var
x,y: integer;
i: integer;
Change: cardinal;
ToDoA: TToDoList;
ToDoB: TToDoList;
A, B: integer;
done: boolean;
Address: cardinal;
begin
i:= 0;
A:= 0; B:= 0;
ToDoA[-1]:= $ffffffff;
ToDoB[-1]:= $ffffffff;
while (i < PCount) do begin
y:= ToDoP[i] and $FFFF;
x:= ToDoP[i] shr 16;
Inc(i);
if (x = GridMaxX) or (y = GridMaxY) then continue; //Skip the loop.
Change:= Grid[x,y].GeneratePtoQ;
if (Change <> 0) then begin
Address:= (x shl 16 or y);
if ToDoA[A-1] <> Address then begin
ToDoA[A]:= Address; Inc(A);
end;
if (Change and MaskS) <> 0 then begin
ToDoA[A]:= Address + 1;
Inc(A);
end; {if S changed}
if ((Change and MaskE) <> 0) then begin
Address:= Address + (1 shl 16);
if ToDoB[B-1] <> Address then begin
ToDoB[B]:= Address;
Inc(B);
end;
if ((Change and MaskSE) <> 0) then begin
ToDoB[B]:= Address + 1;
Inc(B);
end; {if SE changed}
end; {if E changed}
end; {if whole cell changed}
end; {while}
ToDoA[A]:= $ffffffff;
ToDoB[B]:= $ffffffff;
ToDoB[B+1]:= $ffffffff;
a:= 0; b:= 0; QCount:= 0;
Done:= (ToDoA[a] = $ffffffff) and (ToDoB[b] = $ffffffff);
while not done do begin
if ToDoA[a] <= ToDoB[b] then begin
ToDoQ[QCount]:= ToDoA[a]; inc(a); inc(QCount);
if ToDoA[a] = ToDoB[b] then inc(b);
end
else begin
ToDoQ[QCount]:= ToDoB[b]; inc(b); inc(QCount);
end;
Done:= (ToDoA[a] = $ffffffff) and (ToDoB[b] = $ffffffff);
end; {while}
end;
const
MaskN = $33333333;
MaskW = $000000ff;
MaskNW = $00000033;
procedure TCellBlock.GenerateQtoP;
var
x,y: integer;
i: integer;
Change: cardinal;
ToDoA: TToDoList;
ToDoB: TToDoList;
A, B: integer;
done: boolean;
Address: cardinal;
begin
i:= 0;
A:= 0; B:= 0;
ToDoA[-1]:= $ffffffff;
ToDoB[-1]:= $ffffffff;
while (i < QCount) do begin
y:= ToDoQ[i] and $FFFF;
x:= ToDoQ[i] shr 16;
Inc(i);
if (x = 0) or (y = 0) then Continue; //Skip the rest of the loop.
Change:= Grid[x,y].GenerateQtoP;
if (Change <> 0) then begin
Address:= (x shl 16 or y);
if ToDoA[A-1] <> Address then begin
ToDoA[A]:= Address; Inc(A);
end;
if (Change and MaskN) <> 0 then begin
ToDoA[A]:= Address - 1;
Inc(A);
end; {if N changed}
if ((Change and MaskW) <> 0) then begin
Address:= Address - (1 shl 16);
if ToDoB[B-1] <> Address then begin
ToDoB[B]:= Address;
Inc(B);
end;
if ((Change and MaskNW) <> 0) then begin
ToDoB[B]:= Address - 1;
Inc(B);
end; {if NW changed}
end; {if W changed}
end; {if whole cell changed}
end; {while}
ToDoA[A]:= $ffffffff;
ToDoB[B]:= $ffffffff;
ToDoB[B+1]:= $ffffffff;
a:= 0; b:= 0; PCount:= 0;
Done:= (ToDoA[a] = $ffffffff) and (ToDoB[b] = $ffffffff);
while not done do begin
if ToDoA[a] <= ToDoB[b] then begin
ToDoP[PCount]:= ToDoA[a]; inc(a); inc(PCount);
if ToDoA[a] = ToDoB[b] then inc(b);
end
else begin
ToDoP[PCount]:= ToDoB[b]; inc(b); inc(PCount);
end;
Done:= (ToDoA[a] = $ffffffff) and (ToDoB[b] = $ffffffff);
end; {while}
end;
(*
procedure TCellBlock.GenerateQtoP;
var
x,y: integer;
i: integer;
Change: cardinal;
begin
i:= 0;
for x:= 0 to GridMaxX - 1 do begin
for y:= 0 to GridMaxY -1 do begin
if Active[cIndexQ][x, y] then begin
Active[cIndexQ][x, y]:= false;
ToDo[i]:= x shl 16 or y;
Inc(i);
end; {if}
end; {for y}
end; {for x}
while i > 0 do begin
Dec(i);
y:= ToDo[i] and $FFFF;
x:= ToDo[i] shr 16;
Change:= Grid[x,y].GenerateQtoP;
Active[cIndexP][x,y]:= Active[cIndexP][x,y] or (Change <> 0);
Active[cIndexP][x-1,y-1]:= Active[cIndexP][x-1,y-1] or ((Change and $00000033) <> 0);
Active[cIndexP][x-1,y]:= Active[cIndexP][x-1,y] or ((Change and $000000ff) <> 0);
Active[cIndexP][x,y-1]:= Active[cIndexP][x,y-1] or ((Change and $33333333) <> 0);
end; {while}
end; (**)
procedure TCellBlock.UpdateFlagsPtoQ;
begin
//nog in te vullen.
end;
procedure TCellBlock.UpdateFlagsQtoP;
begin
//nog in te vullen
end;
function TCell.GeneratePtoQ: cardinal;
var
NewQ: cardinal;
Change: cardinal;
const
Mask1 = $f;
Mask2 = $ff;
Mask4 = $ffff;
Row1Mask = $33333333; //0011-0011-0011-0011-0011-0011-0011-0011
Row2Mask = $cccccccc; //1100-1100-1100-1100-1100-1100-1100-1100
function MakeNewBrick(p0,p1,p2,p3: cardinal): cardinal; inline;
var
Row1, Row2: cardinal;
begin
//Generate new Brick using a 2x2 grid of bricks ordered like:
//p0 p1
//p2 p3
//First row inside P0
if (p0 <> 0) then Row1:=
LookupTable[p0 and $ffff] or
LookupTable[(p0 shr 8) and $ffff] shl 8 or
LookupTable[(p0 shr 16)] shl 16 or
LookupTable[(p0 shr 24) or (p1 and $ff) shl 8] shl 24
else Row1:= LookupTable[(p1 and $ff) shl 8] shl 24;
(**)
p0:= ((p0 and $cccccccc)) or ((p2 and $33333333));
p1:= ((p1 and $cc)) or ((p3 and $33));
if (p0 <> 0) then Row2:=
LookupTable[p0 and $ffff] or
LookupTable[(p0 shr 8) and $ffff] shl 8 or
LookupTable[(p0 shr 16)] shl 16 or
LookupTable[(p0 shr 24) or ((p1 and $ff) shl 8)] shl 24
else Row2:= LookupTable[(p1 and $ff) shl 8] shl 24;
Result:= (Row1 and Row1Mask) or (Row2 and Row2Mask);
end;
begin
NewQ:= MakeNewBrick(Self.p, PGrid(@Self)^[1,0].p, PGrid(@Self)^[0,1].p, PGrid(@Self)^[1,1].p);
Result:= NewQ xor q;
q:= NewQ;
end;
function TCell.GenerateQtoP: cardinal;
var
Offset: integer;
NewP: cardinal;
Change: cardinal;
const
Row1Mask = $33333333; //0011-0011-0011-0011-0011-0011-0011-0011
Row2Mask = $cccccccc; //1100-1100-1100-1100-1100-1100-1100-1100
function MakeNewBrick(q0,q1,q2,q3: cardinal): cardinal; inline;
var
Row1, Row2: cardinal;
begin
//Generate new Brick using a 2x2 grid of bricks ordered like:
//q3 q2
//q1 q0
if (q0 <> 0) then Row1:=
LookupTable[(q0 shr 16)] shl 26 or
LookupTable[(q0 shr 8 ) and $ffff] shl 18 or
LookupTable[(q0 ) and $ffff] shl 10 or
LookupTable[((q0 and $ff) shl 8) or (q1 shr 24)] shl 2
else Row1:= LookupTable[(q1 shr 24)] shl 2;
(*
q0:= ((q0 and $33333333) shl 2) or ((q2 and $cccccccc) shr 2);
q1:= ((q1 and $33000000) shl 2) or ((q3 and $cc000000) shr 2);
if (q0 <> 0) then Row2:=
LookupTable[(q0 shr 16) and $ffff] shl 24 or
LookupTable[(q0 shr 8) and $ffff] shl 16 or
LookupTable[(q0 ) and $ffff] shl 8 or
LookupTable[((q0 and $ff) shl 8) or (q1 shr 24)]
else Row2:= LookupTable[(q1 shr 24)];
(**)
q0:= ((q0 and $33333333)) or ((q2 and $cccccccc));
q1:= ((q1 and $33000000)) or ((q3 and $cc000000));
if (q0 <> 0) then Row2:=
LookupTable[(q0 shr 16)] shl 22 or
LookupTable[(q0 shr 8) and $ffff] shl 14 or
LookupTable[(q0 ) and $ffff] shl 6 or
LookupTable[((q0 and $ff) shl 8) or (q1 shr 24)] shr 2
else Row2:= LookupTable[(q1 shr 24)] shr 2;
Result:= (Row1 and Row2Mask) or (Row2 and Row1Mask);
end;
begin
Offset:= -1;
NewP:= MakeNewBrick(Self.q, PGrid(@Self)^[Offset,0].q, PGrid(@Self)^[0,Offset].q, PGrid(@Self)^[Offset, Offset].q);
Result:= NewP xor P;
P:= NewP;
end;
procedure TCellBlock.Display(ACanvas: TCanvas);
var
GridX,GridY: integer;
//Offset: integer;
procedure DisplayCell(ACell: TCell);
var
x,y,x1,y1: integer;
Row, Mask: integer;
DoPixel: boolean;
Offset: integer;
DrawOffset: integer;
InP: boolean;
begin
DrawOffset:= (Generation and 1);
InP:= not(Odd(Generation));
for y:= 0 to CellMaxY do begin
for x:= 0 to CellMaxX do begin
//if (x = 0) or (y = 0) then ACanvas.Pixels[GridX*16+x+Offset,GridY*16+y+Offset]:= clBtnFace;
//0,0 is the topleft pixel, no correction for p,q fase.
x1:= x mod 8;
y1:= y mod 4;
Offset:= x1 * 4 + y1;
Mask:= 1 shl Offset;
if (InP) then DoPixel:= (ACell.p and Mask) <> 0
else DoPixel:= (ACell.q and Mask) <> 0;
if DoPixel then ACanvas.Pixels[GridX*CellSizeX+x+DrawOffset, GridY*CellSizeY+y+DrawOffset]:= clBlack;
end; {for x}
end; {for y}
end; (**)
begin
ACanvas.Rectangle(-1,-1,1000,1000);
FillChar(Form1.BitmapData, SizeOf(Form1.BitmapData), #0);
for GridY:= 0 to GridMaxY do begin
for GridX:= 0 to GridMaxX do begin
if Int64(Grid[GridX, GridY]) <> 0 then begin
DisplayCell(Grid[GridX,GridY]);
end;
end;
end;
end;
//--------------------------------------
//A Parent is every layer above the ground level
//the tree grows from the bottom up.
//A new parent is placed on top of the last one and
//always has one and only one child to start with, from there
//the tree grows down again.
constructor TCellParent.CreateFromChild(AChild: TCellBlock; ChildX: Integer; ChildY: Integer);
begin
inherited Create(nil);
end;
constructor TCellParent.CreateFromParent(AParent: TCellParent);
begin
inherited Create(AParent);
end;
destructor TCellParent.Destroy;
begin
inherited Destroy;
end;
procedure TCellParent.GeneratePtoQ;
begin
end;
procedure TCellParent.GenerateQtoP;
begin
end;
//The bitmap for the lookup table is as follows:
// 0 2 4 6
// +----+
// 1 |3 5| 7
// 8 |A C| E
// +----+
// 9 B D F
// The inner 2x2 cells are looked up.
// so 0241358AC make up bit 3 etc.
procedure TForm1.InitLookupTable;
const
//Masks for normal order.
MaskNW = $0757; //0000-0111-0101-0111
MaskSW = $0EAE; //0000-1110-1010-1110
MaskNE = $7570; //0111-0101-0111-0000
MaskSE = $EAE0; //1110-1010-1110-0000
//Bitlocations for normal order
BitNW = $0020; //0000-0000-0010-0000
BitSW = $0040; //0000-0000-0100-0000
BitNE = $0200; //0000-0020-0000-0000
BitSE = $0400; //0000-0100-0000-0000
//Lookup table also has a shifted order. here the bottom half of the N word
//and the top half of the south word combine.
//Like so:
// 2 6 A E
// 3 7 B F
// 0 4 8 C
// 1 5 9 D
//Mask for split order.
Mask2NW = $0D5D; // 0000-1101-0101-1101
Mask2SW = $0BAB; // 0000-1011-1010-1011
Mask2NE = $D5D0; // 1101-0101-1101-0000
Mask2SE = $BAB0; // 1011-1010-1011-0000
//Bitlocations for split order
Bit2NW = $0080; // 0000-0000-1000-0000
Bit2SW = $0010; // 0000-0000-0001-0000
Bit2NE = $0800; // 0000-1000-0000-0000
Bit2SE = $0100; // 0000-0001-0000-0000
ResultNW = $01;
ResultSW = $02;
ResultNE = $10;
ResultSE = $20;
Result2NW = $04;
Result2SW = $08;
Result2NE = $40;
Result2SE = $80;
var
i: integer;
iNW, iNE, iSW, iSE: cardinal;
Count: integer;
ResultByte: byte;
function GetCount(a: integer): integer;
var
c: integer;
begin
Result:= 0;
for c:= 0 to 15 do begin
if Odd(a shr c) then Inc(Result);
end; {for c}
end; {GetCount}
begin
//Fill the normal lookup.
for i:= 0 to $ffff do begin
ResultByte:= 0;
iNW:= i and MaskNW;
Count:= GetCount(iNW);
case Count of //count excluding bit itself
3: ResultByte:= ResultNW;
2: if ((i and BitNW) <> 0) then ResultByte:= ResultNW;
end;
iSW:= i and MaskSW;
Count:= GetCount(iSW);
case Count of
3: ResultByte:= ResultByte or ResultSW;
2: if ((i and BitSW) <> 0) then ResultByte:= ResultByte or ResultSW;
end;
iNE:= i and MaskNE;
Count:= GetCount(iNE);
case Count of
3: ResultByte:= ResultByte or ResultNE;
2: if ((i and BitNE) <> 0) then ResultByte:= ResultByte or ResultNE;
end;
iSE:= i and MaskSE;
Count:= GetCount(iSE);
case Count of
3: ResultByte:= ResultByte or ResultSE;
2: if ((i and BitSE) <> 0) then ResultByte:= ResultByte or ResultSE;
end;
LookupTable[i]:= ResultByte;
end; {for i}
//Fill the shifted lookup.
for i:= 0 to $ffff do begin
ResultByte:= 0;
iNW:= i and Mask2NW;
Count:= GetCount(iNW);
case Count of //count excluding bit itself
3: ResultByte:= Result2NW;
2: if ((i and Bit2NW) <> 0) then ResultByte:= Result2NW;
end;
iSW:= i and Mask2SW;
Count:= GetCount(iSW);
case Count of
3: ResultByte:= ResultByte or Result2SW;
2: if ((i and Bit2SW) <> 0) then ResultByte:= ResultByte or Result2SW;
end;
iNE:= i and Mask2NE;
Count:= GetCount(iNE);
case Count of
3: ResultByte:= ResultByte or Result2NE;
2: if ((i and Bit2NE) <> 0) then ResultByte:= ResultByte or Result2NE;
end;
iSE:= i and Mask2SE;
Count:= GetCount(iSE);
case Count of
3: ResultByte:= ResultByte or Result2SE;
2: if ((i and Bit2SE) <> 0) then ResultByte:= ResultByte or Result2SE;
end;
LookupTable[i]:= LookupTable[i] or ResultByte;
end; {for i} (**)
end;
procedure TForm1.RestartScreen;
begin
MyBlock.Free;
MyBlock:= TCellBlock.Create(nil);
//MyBlock.SetPixel(5,7);
//MyBlock.SetPixel(6,7);
//MyBlock.SetPixel(7,7);
//MyBlock.SetPixel(7,6);
//MyBlock.SetPixel(6,5);
MyBlock.SetPixel(10,0);
MyBlock.SetPixel(11,0);
MyBlock.SetPixel(9,1);
MyBlock.SetPixel(10,1);
MyBlock.SetPixel(10,2);
end;
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
if Assigned(MyBlock) then begin
MyBlock.Generate;
MyBlock.Display(Image1.Canvas);
end;
end;
procedure TForm1.ToolButton4Click(Sender: TObject);
begin
if Assigned(MyBlock) then begin
MyBlock.Generate;
MyBlock.Display(Image1.Canvas);
end;
end;
procedure TForm1.FileNew1Execute(Sender: TObject);
begin
InitLookupTable;
FillChar(BitmapData, SizeOf(BitmapData), #0);
MyBitmap:= TBitmap.Create;
MyBitmap.SetSize(1024,1024);
MyBitmap.PixelFormat:= pf1bit;
MyBitmap.Monochrome:= true;
//MyBitmap.Handle:= CreateBitmap(1000,1000,1,2,nil);
Generation:= 0;
RestartScreen;
MyBlock.Display(Image1.Canvas);
//if (Sender = FileNew1) then Timer1.Enabled:= not(Timer1.Enabled);
end;
procedure TForm1.FileOpen1Execute(Sender: TObject);
var
i,a: integer;
start, eind: int64;
Diff: double;
LowDiff: double;
begin
LowDiff:= MaxInt;
for a:= 0 to 10 do begin
FileNew1Execute(Sender);
GetCPUTicks(start);
for i:= 0 to 1000 do begin
MyBlock.Generate;
end;
GetCPUTicks(eind);
//Label1.Caption:= IntToStr(Eind - Start);
Diff:= Eind - start;
LowDiff:= Min(Diff, LowDiff);
Label1.Caption:= Format('%10.0n',[lowdiff]) + ' CPU cycles per 1,000 generations';
Clipboard.AsText:= Label1.Caption;
end; {for a}
MyBlock.Display(Image1.Canvas);
end;
procedure TForm1.FileSave1Execute(Sender: TObject);
begin
Timer1.Enabled:= not(Timer1.Enabled);
end;
procedure TForm1.FileExit1Execute(Sender: TObject);
begin
Close;
end;
initialization
Generation:= 0;
end.
Stackoverflow не позволяет мне публиковать файл формы из -за ограничения размера, но я надеюсь, что вы сможете управлять без.
