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2ビットセットを連結するための最良の方法は何ですか？

たとえば、私は持っています

boost::dynamic_bitset<> test1( std::string("1111") );
boost::dynamic_bitset<> test2( std::string("00") );

それらは、3番目のビットセットテスト3に連結する必要があります。

111100

ソリューションはboost::dynamic_bitsetを使用する必要があります。ソリューションがstd::bitsetで機能する場合は、それもいいでしょう。ビットを連結するときは、パフォーマンスに重点を置く必要があります。

更新：両方のメソッド（私とNeilのstringmethodとメッセンジャーのshiftmethod）を比較しましたが、stringmethodの方がはるかに高速でした（ファクター10 ++）。ここのコード：http： //pastebin.com/HfpfYfy8

Pastebinが長いコードリストを投稿しても大丈夫だといいのですが。より良い方法があれば私に連絡してください。

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5 に答える 5

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標準ビットセットの場合、次のようになります。

#include <bitset>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

template <size_t N1, size_t N2 >
bitset <N1 + N2> concat( const bitset <N1> & b1, const bitset <N2> & b2 ) {
    string s1 = b1.to_string();
    string s2 = b2.to_string();
    return bitset <N1 + N2>( s1 + s2 );
}

int main() {
    bitset <4> a( string("1010") );
    bitset <2> b( string("11") );
    cout << concat( a, b ) << endl;
}
于 2010-06-17T13:34:12.703 に答える
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私はいくつかの解決策をテストしました、そしてそれは次のようです：

  • 古き良き「forループ」が最速です
  • ビットセットはdynamic_bitsetよりもはるかに高速です（当然のことながら）。メモリ割り当てが必要ない場合、オーバーヘッドは低くなりますが、それでも存在します。
  • 当たり前のように思えるかもしれませんが、新しいビットセットを作成せずにビットセットを別のビットセットに直接追加する方が高速です。このソリューションは、最初のビットセットを変更しないでおく必要がある場合には適していません（明らかです）。
  • 3つのソリューションでは同じ結果が得られないため、必要に応じて調整を行う必要があります（以下を参照）。

これが私のテストコードです：

#include <iostream>
#include <bitset>
#include <boost/dynamic_bitset/dynamic_bitset.hpp>
#include "scul/PreciseTimer.h"

boost::dynamic_bitset<> concatOperatorsDyn( const boost::dynamic_bitset<>& bs1,const boost::dynamic_bitset<>& bs2)
{
    boost::dynamic_bitset<> bs1Copy(bs1);
    boost::dynamic_bitset<> bs2Copy(bs2);
    size_t totalSize=bs1.size()+bs2.size();
    bs1Copy.resize(totalSize);
    bs2Copy.resize(totalSize);
    bs1Copy<<=bs2.size();
    bs1Copy|=bs2Copy;
    return bs1Copy;
}

template<size_t sRes,size_t s1,size_t s2>
std::bitset<sRes> concatString( const std::bitset<s1>& bs1,const std::bitset<s2>& bs2)
{
    std::string s1=bs1.to_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >();
    std::string s2=bs2.to_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >();

    std::bitset<sRes> res(s1+s2);
    return res;
}

template<size_t sRes,size_t s1,size_t s2>
std::bitset<sRes> concatLoop( const std::bitset<s1>& bs1,const std::bitset<s2>& bs2)
{
    std::bitset<sRes> res;
    for(size_t i=0;i<s1;i++)
        res[i]=bs1[i];

    for(size_t i=0;i<s2;i++)
        res[i+s1]=bs2[i];
    return res;
}
boost::dynamic_bitset<> concatLoopDyn( const boost::dynamic_bitset<>& bs1,const boost::dynamic_bitset<>& bs2)
{
boost::dynamic_bitset<> res(bs1);
res.resize(bs1.size()+bs2.size());
    size_t bs1Size=bs1.size();
    size_t bs2Size=bs2.size();

    for(size_t i=0;i<bs2.size();i++)
        res[i+bs1Size]=bs2[i];
    return res;
}
boost::dynamic_bitset<> concatStringDyn( const boost::dynamic_bitset<>& bs1,const boost::dynamic_bitset<>& bs2)
{
    std::string s1;
    std::string s2;
    to_string(bs1,s1);
    to_string(bs2,s2);

    boost::dynamic_bitset<> res(s1+s2);
    return res;
}


template<size_t s1,size_t s2>
void injectLoop( std::bitset<s1>& bs1,const std::bitset<s2>& bs2,int start=s1-s2)
{
    for(size_t i=0;i<s2;i++)
        bs1[i+start]=bs2[i];
}


void injectLoopDyn( boost::dynamic_bitset<>& bs1,const boost::dynamic_bitset<>& bs2,int start)
{
    for(size_t i=0;i<bs2.size();i++)
        bs1[i+start]=bs2[i];
}

void testBitstream()
{
    const std::bitset<20> bs1(std::string("11111111110000000000"));
    std::bitset<30> bs1Bis(std::string("11111111110000000000"));
    const std::bitset<10> bs2(std::string("0000011111"));
    std::bitset<30> bs3;


    const boost::dynamic_bitset<> bs1D(std::string("11111111110000000000"));
    boost::dynamic_bitset<> bs1DBis(std::string("11111111110000000000"));
    bs1DBis.resize(30);
    const boost::dynamic_bitset<> bs2D(std::string("0000011111"));
    boost::dynamic_bitset<> bs3D;

    scul::PreciseTimer t;
    double d=0.;

    int nbIter=100;

    std::cout<<"Bitset concat with strings"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        bs3=concatString<30,20,10>(bs1,bs2);
    d=t.stop();
    std::cout<<bs3.to_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >()<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;;


    std::cout<<"Bitset concat with loop"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        bs3=concatLoop<30,20,10>(bs1,bs2);
    d=t.stop();
    std::cout<<bs3.to_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >()<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;

    std::cout<<"Bitset inject with loop"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        injectLoop<30,10>(bs1Bis,bs2);
    d=t.stop();
    std::cout<<bs1Bis.to_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >()<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;


    std::cout<<"Dynamicbitset concat with loop"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        bs3D=concatLoopDyn(bs1D,bs2D);
    d=t.stop();
    std::string s;
    to_string(bs3D,s);
    std::cout<<s<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;


    std::cout<<"Dynamicbitset inject with loop"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        injectLoopDyn(bs1DBis,bs2D,20);
    d=t.stop();
    to_string(bs1DBis,s);
    std::cout<<s<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;

    std::cout<<"Dynamicbitset concat with operators"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        bs3D=concatOperatorsDyn(bs1D,bs2D);
    d=t.stop();
    to_string(bs3D,s);
    std::cout<<s<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;


    std::cout<<"Dynamicbitset concat with strings"<<std::endl;
    t.start();
    for(int i=0;i<nbIter;++i)
        bs3D=concatStringDyn(bs1D,bs2D);
    d=t.stop();
    to_string(bs3D,s);
    std::cout<<s<<std::endl;
    std::cout<<"duration="<<d<<std::endl<<std::endl;

}

これが私のコンピューターのVS7.1で得られる出力です： 

Bitset concat with strings
111111111100000000000000011111
duration=0.000366713

Bitset concat with loop
000001111111111111110000000000
duration=7.99985e-006

Bitset inject with loop
000001111111111111110000000000
duration=2.87995e-006

Dynamicbitset concat with loop
000001111111111111110000000000
duration=0.000132158

Dynamicbitset inject with loop
000001111111111111110000000000
duration=3.19994e-006

Dynamicbitset concat with operators
111111111100000000000000011111
duration=0.000191676

Dynamicbitset concat with strings
111111111100000000000000011111
duration=0.000404152

ループを使用して作成した関数は、異なる結果を生成することに気付くでしょう。それは、最初のビットセットのmsb（右側のlsb）の後に2番目のビットセットのlsbを配置するように書いたためです。文字列または「ビット演算子」関数を使用すると、呼び出し元のパラメーターを切り替えるだけです。

于 2012-09-06T12:14:01.140 に答える
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はじめに、私は自分で可能な解決策を追加します。次のコードは、std :: stringを使用してビットセットを構築し、ビットセットからstd::stringを生成する可能性を使用しています。

#include <sstream>  // for std::ostringstream
#include <boost/dynamic_bitset.hpp>

boost::dynamic_bitset<> test1( std::string("1111") );
boost::dynamic_bitset<> test2( std::string("00") );

std::ostringstream bitsetConcat;
bitsetConcat << test1 << test2;
boost::dynamic_bitset<> test3( bitsetConcat.str() );

std::cout << test3 << std::endl;

これは機能しますが、他のよりパフォーマンスの高いソリューションが必要です...

更新：
編集提案をしてくれたJCLeitãoに感謝します

于 2010-06-17T12:55:50.657 に答える
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次の2つのアプローチを比較するテストを実行しました。

  /* ... */
  for( int ii = 0; ii < 1000000; ++ii ) {
    std::bitset<16> v1( randomUlongs[ii] );
    std::bitset<16> v2( randomUlongs[ii+1] );
#ifdef STRING_TEST
    std::bitset<32> v3( v1.to_string() + v2.to_string() );
#else
    std::bitset<32> v3( v2.to_ulong() | (v1.to_ulong() << 16) );
    /* print out v3 */
  }

...randomUlongs結果を汚染することを避けるために、各実行中は一定でした（ヘッダー内の大きな配列）。私はそれをタイミングを合わせました：

~ time for ((ii=0; ii<1000; ii++)); do ./bitset_test >/dev/null; done

gcc 4.4.6最適化レベル3のLinux（x86_i686）では、文字列の連結が2倍で最速でした。

とのSolaris（sparc）ではgcc 3.4.3、Sun Studio C++ 5.12 (2011/11/16)両方とも最適化レベル3です。非文字列アプローチは10倍最速でした。

「最速の」ソリューションはコンパイラに大きく依存していることがわかると思いますが、プラットフォームも重要な役割を果たす可能性があると思います。

于 2013-08-26T23:57:09.610 に答える
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これが解決策の突き刺しです。コンパイルされるかどうかわからない。

typedef boost::dynamic_bitset<> Bits;

Bits Concatenate(const Bits& first, const Bits& second)
{
    Bits value(first);

    //Increase the size of the bit buffer to fit the data being placed in it
    value.resize(first.size() + second.size());
    value <<= second.size();
    value |= second;
    return value;
}
于 2010-06-17T14:08:36.487 に答える