Java获取BitSet交集基数的最快方法

Question

下面的函数需要两个BitSets ，复制第一个（它不能被覆盖），将副本与第二个（按位AND）相交并返回结果的基数。

public int getIntersectionSize(BitSet bits1, BitSet bits2) {
    BitSet copy = (BitSet) bits1.clone();
    copy.and(bits2);
    return copy.cardinality();
}

我对这段代码加速感兴趣吗？ 这个功能被称为十亿次，所以即使是微秒加速也是有道理的，而且我对最快的代码感到好奇。

Answer 1

如果您要多次使用每个BitSet ，那么创建一个对应于每个BitSet的long数组可能是值得的。 对于每个BitSet ：

long[] longs = bitset.toLongArray();

然后，您可以使用以下方法，这可以避免创建克隆BitSet的开销。 （这假设两个数组的长度相同）。

int getIntersectionSize(long[] bits1, long[] bits2) {
    int nBits = 0;
    for (int i=0; i<bits1.length; i++)
        nBits += Long.bitCount(bits1[i] & bits2[i]);
    return nBits;
}

Answer 2

这是一个替代版本，但我不确定它是否真的更快，取决于nextSetBit 。

public int getIntersectionsSize(BitSet bits1, BitSet bits2) {
   int count = 0;
   int i = bits1.nextSetBit(0);
   int j = bits2.nextSetBit(0);
   while (i >= 0 && j >= 0) {
      if (i < j) {
         i = bits1.nextSetBit(i + 1);
      } else if (i > j) {
         j = bits2.nextSetBit(j + 1);
      } else {
         count++;
         i = bits1.nextSetBit(i + 1);
         j = bits2.nextSetBit(j + 1);
      }
   }
   return count;
}

以上是可读版本，希望编译器足够好，但你可以手动优化它我猜：

public int getIntersectionsSize(BitSet bits1, BitSet bits2) {
   int count = 0;
   for (int i = bits1.nextSetBit(0), j = bits2.nextSetBit(0); i >= 0 && j >= 0; ) {
      while (i < j) {
         i = bits1.nextSetBit(i + 1);
         if (i < 0)
            return count;
      }
      if (i == j) {
         count++;
         i = bits1.nextSetBit(i + 1);
      }
      while (j < i) {
         j = bits2.nextSetBit(j + 1);
         if (j < 0)
            return count;
      }
      if (i == j) {
         count++;
         j = bits2.nextSetBit(j + 1);
      }
   }
   return count;
}

Answer 3

我最近一直在寻找解决方案，这就是我想出来的：

int intersectionCardinality(final BitSet lhs, final BitSet rhs) {
    int lhsNext;
    int retVal = 0;
    int rhsNext = 0;

    while ((lhsNext = lhs.nextSetBit(rhsNext)) != -1 &&
            (rhsNext = rhs.nextSetBit(lhsNext)) != -1) {
        if (rhsNext == lhsNext) {
            retVal++;
            rhsNext++;
        }
    }

    return retVal;
}

也许有人想花时间在这里比较不同的解决方案并发布结果......