寻找更有效的位域解码算法

Question

我有一个Visual Studio 2008 C ++应用程序，我收到一个位图（不是图像）。 翻转的每个位对应于解码图上的位置。

typedef unsigned char BYTE;
const unsigned int COL_COUNT = 8;
const unsigned int ROW_COUNT = 4;

static char g_decode_map[ ROW_COUNT ][ COL_COUNT ] = 
{
    { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h' },
    { 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p' },
    { 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x' },
    { 'y', 'z', ',', '.', ' ', ':', '-', '+' }
};

// current implementation
void Decode( const BYTE bitmap[ ROW_COUNT ], 
             const char decode_map[ ROW_COUNT ][ COL_COUNT ], 
             char decoded[ ROW_COUNT * COL_COUNT ] )
{
    int found = 0;
    for( int i = 0; i < ROW_COUNT; ++i )
    {
        for( int j = 0; j < COL_COUNT; ++j )
        {
            if( std::bitset< COL_COUNT >( bitmap[ i ] ).test( j ) )
            {
                decoded[ found++ ] = g_decode_map[ i ][ COL_COUNT - j - 1 ];
            }
        }
    }
}

int main( int argc, char* argv[] )
{
    BYTE bitmap[ ROW_COUNT ] = { 0x01, 0x80, 0x00, 0x00 };
    // expected output { 'h', 'i' } or { 'i', 'h' } order is unimportant

    char decoded[ ROW_COUNT * COL_COUNT + 1 ] = { };
    Decode( bitmap, g_decode_map, decoded );
    printf( "Decoded: %s\r\n", decoded );
    return 0;
}

我当前的解码实现工作正常，但我觉得可能有一种更有效的方法。 任何人都可以建议一个更高性能的算法吗？

Answer 1

测试每个位是否通过按位运算设置会更快，而不是为每个被测试的位创建位集。 尝试这样的事情：

for( int i = 0; i < ROW_COUNT; ++i ) {
    for( int j = 0; j < COL_COUNT; ++j ) {
        if(bitmap[i] & (1 << j)) {
            ...

1 << j生成一个只有你想要测试的位的掩码。 只有在bitmap[i]设置该bitmap[i]时，使用位图字节对掩码进行按位和返回才会返回true。 这个条件的结果应该等同于条件的结果，它应该快得多。

Answer 2

你正在进行64次条件检查。 for循环中为32，for循环中为32。 如果你无法摆脱for循环中的32，你可以做的最好是循环展开以减少forloops正在执行的条件语句的数量。 将行和列长度定义为常量。 您可以展开循环并对索引的一些数字进行硬编码。 您可以编写8个if语句，而不是内部for循环。

这就留下了一个问题，如果有人改变常数值怎么办？ 然后代码中断了。 那是对的。 如果你需要它足够强大以抵御它，你可以使用编译时递归来展开循环（下面的链接）。 此外，任何看过你的代码的人都会在恐惧中畏缩，并认为你是一个上帝。 ：P另外，杰森的解决方案也会加快速度。

if( std::bitset< COL_COUNT >( bitmap[ i ] ).test( 0 ) )  
if( std::bitset< COL_COUNT >( bitmap[ i ] ).test( 1 ) )  
if( std::bitset< COL_COUNT >( bitmap[ i ] ).test( 2 ) )  
if( std::bitset< COL_COUNT >( bitmap[ i ] ).test( 3 ) )  
...
if( std::bitset< COL_COUNT >( bitmap[ i ] ).test( 7 ) )

编译时间循环（答案＃1）
模板元编程

Answer 3

这是如何快速完成的，假设COL_COUNT == 8 （要做得非常快，请使用COL_COUNT == 8汇编程序）：

for( int i = 0; i < ROW_COUNT; ++i )
    {
        unsigned char next_byte = bitmap[i] ;
        for( int j = 0; j < COL_COUNT; ++j )
        {
            if (next_byte & 0x80)
            {
                decoded[ found++ ] = g_decode_map[ i ][ j ];
            }
            next_byte <<= 1 ;
        }
    }

我已将其编码为重现您程序的行为 - 但您确定自己拥有它吗？ 我希望你递增found每一次，不只是当一个1位被发现。