任何一个非负整数,都有一个唯一的 NAF (Non-adjacent form) 表示。
因着课程的缘由,我不得不研究一下 NAF 是怎么实现的,也是现学现用。
Note:
- 采用 C++ 实现
- 一篇很短的博客,专注于 2-NAF
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NAF 是一种二进制符号的表示形式,定义为:
$$n=sum_{i=0}^{i}d_{i}2^{i},d_{i}inleftlbrace-1,0,1 ight brace,forall iinleftlbrace0,1,2,ldots,k-1 ight brace,d_{i}cdot d_{i+1}=0$$
说人话就是就是没有两个相邻的非零系数。
naf的原理是下面这个等式:
$$2^{i}+2^{i-1}+cdots+2^{j}=2^{j+1}-2^{i}$$
这样一来,原来整数的二进制中的连续为1的表示,如{1,0,0,1,1,1,1},就可以转化为{1,0,1,0,0,0,-1}了。
V1,最low实现
这是一个简单的实现,为什么说很 low ?因为存在大量的边界检查,还必须要先将 N 转化为完整的2进制表示后才能处理。不行啊,就不能边转化边处理吗?
有了,假如......
V2,位运算
假如,我们只聚焦两位呢,因为事实上,我们确实只需要关注两个bit位,如果组合为 (11)b,那么我们就要将其变成 (100)b,放一个 -1 进naf,如果组合为 (01)b,那么我们就要将其变成 (00)b,放一个 0 进naf,如果为 (10)b 或者 (00)b,则放一个 0 进naf即可。
为什么这样做呢?
前面我们提到了 naf 的原理,本质上就是要检查有无 (11)b 这样的表示,也就是检查两个 bit 位即可。
事实上,这样的实现还是不够好,为什么呢,因为有个碍眼的循环,假使没有这个循环就好了......
V3, 打破循环
前面我们提到,如果组合为 (11)b,那么我们就要将其变成 (100)b,那么只需要给末位加上一个1,不就可以自动实现了吗?
但是呢,实现还是不够优雅,有些太长了,每次要单独看看两位 bit 位,如果说,我们能直接判断是不是(11)b,(10)b,(01)b,(00)b这样的组合就好了......
V4,直接一次判断两位的组合
我们重新梳理一下逻辑:
- (11)b->(100)b->(10)b
- (10)b|(00)b->(1)b|(0)b
- (01)b->(00)b
(10)b|(00)b 对应的是什么呢?是偶数,也就是 n & 1 0 的情况,与之相对的 (11)b 和 (01)b 则对应 n & 1 1,那么,我们只需要......
但是我还是不满足,我觉得那个flag的分支判断比较碍眼,能不能也优化掉呢?比方说不判断,直接放相应的计算值就行了。
假如......
V5,消灭分支
既然 N & 3 为 3 的时候放 -1 进去,N & 3 为 1 的时候放 1 进去,什么数与 1 差为 1,与 3 差为 -1 呢?
答案是 2。
然后,放 1 进去,N 要减 1,放 -1进去,N要减去(-1)。
那么,我们可以这样优化......
想了想,如果一次移动两位,则要考虑 N 能不能移两位,感觉目前已经是最优解(大概)了,就此结束。
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到此这篇uchar i(uchar I for(i=0;i<120,i++)什么意思)的文章就介绍到这了,更多相关内容请继续浏览下面的相关推荐文章,希望大家都能在编程的领域有一番成就!版权声明:
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