Java獲取BitSet交集基數的最快方法

Question

下面的函數需要兩個BitSets ，復制第一個（它不能被覆蓋），將副本與第二個（按位AND）相交並返回結果的基數。

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

我對這段代碼加速感興趣嗎？ 這個功能被稱為十億次，所以即使是微秒加速也是有道理的，而且我對最快的代碼感到好奇。

Answer 1

如果您要多次使用每個BitSet ，那么創建一個對應於每個BitSet的long數組可能是值得的。 對於每個BitSet ：

long[] longs = bitset.toLongArray();

然后，您可以使用以下方法，這可以避免創建克隆BitSet的開銷。 （這假設兩個數組的長度相同）。

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

這是一個替代版本，但我不確定它是否真的更快，取決於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;
}

以上是可讀版本，希望編譯器足夠好，但你可以手動優化它我猜：

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

我最近一直在尋找解決方案，這就是我想出來的：

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;
}

也許有人想花時間在這里比較不同的解決方案並發布結果......