如何提高将BigInteger运算为2 ^ 256的速度

Question

这个小型的控制台应用程序算出一个BigInteger，并给了我反馈它所达到的指数。

现在，我对速度的提升感到好奇。 我能做什么？

感谢您的建议！

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Numerics;

namespace Counter
{
    internal class Program
    {
        private static readonly Dictionary<BigInteger, int> Dic = new Dictionary<BigInteger, int>();

        private static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Start with counting ... from 1 to 2^256.");
            Console.WriteLine();

            CreateDict();

            var bigInteger = new BigInteger();

            Console.WriteLine("D:HH:mm:ss,ms      - fac.  - Number");
            Console.WriteLine("---------------------------------------------------");

            var startTime = DateTime.UtcNow;
            while (true)
            {
                bigInteger++;
                if (Dic.ContainsKey(bigInteger))
                {
                    Console.WriteLine("{0:G} - 2^{1,3} = {2:#,0}", (DateTime.UtcNow - startTime), Dic[bigInteger], bigInteger);
                }
            }
        }

        private static void CreateDict()
        {
            for (int i = 1; i <= 256; i++)
            {
                Dic.Add(BigInteger.Pow(2, i), i);
            }
        }
    }
}

输出： http : //pastebin.com/bMBntFsL

进展

与BigInteger一起工作不是很好。

BigInteger 2 ^ 26 = 5秒

双2 ^ 26 = 1,3s

从Dict切换到直接比较速度更快

            int i = 1;
            double pow = Math.Pow(2, i);
            while (true)
            {
                bigInteger++;
                if (bigInteger == pow)
                {
                    Console.WriteLine("{0:G} - 2^{1,3} = {2:#,0}", (DateTime.UtcNow - startTime), Dic[bigInteger], bigInteger);

                    i++;
                    pow = Math.Pow(2, i);
                }
            }

骰子2 ^ 26 = 1,3s

“ <” 2 ^ 26 = 0.5秒

Answer 1

如果您真的想在一个循环中最多计数2 ^ 256，请不要使用BigInteger 。

从MSDN ：

.NET Framework中的其他数字类型也是不可变的。 但是，由于BigInteger类型没有上限或下限，因此其值可能会变得非常大，并对性能产生可测量的影响。

尽管此过程对调用方是透明的，但确实会导致性能下降 。 在某些情况下， 尤其是当对很大的BigInteger值在循环中执行重复操作时 ，这种性能损失可能会很大。

由于您的期望值很大，但并不令人难以置信 ，因此您可以使用double来代替。 double值可以达到1.7 × 10^308 ，所以您可以使用2 ^ 256（ 1.15 × 10^77 ）。 这应该对您的应用程序性能有很大帮助。

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如您在此答案中所见，另一种改进是将TryGetValue用作字典而不是ContainsKey 。

因为您同时执行ContainsKey(bigInteger)和Dic[bigInteger] ，所以要进行两次查找。

因此，代码将变为：

while (true)
{
    bigValue++;

    int exponent;
    if (Dic.TryGetValue(bigValue, out exponent))
    {
        Console.WriteLine("{0:G} - 2^{1,3} = {2:#,0}", (DateTime.UtcNow - startTime), exponent, bigValue);
    }
}