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我有一个位矩阵(大小为 6x6、7x7 或 8x8)存储在一个 64 位整数中。
我正在寻找将这些矩阵旋转 90、180、270 度的 C++ 代码,以及用于移动(水平和垂直)和镜像这些矩阵的 C++ 代码。输出必须再次是 64 位整数。
使用一些高级 CPU 指令集可能没问题,使用哈希表或类似技术也是如此 - 速度是最重要的,并且 RAM 可用。我将在 AMD Ryzen 7 1700 八核 PC 上运行它。我不熟悉这些指令集(例如 SSE2),但我在 C++ 中使用过 __popcnt64() 和 _rotl64()。
谁能指出我正确的方向?我已经为 7x7 矩阵编写了自己的代码,但我现在需要 6x6 和 8x8 的代码,想知道是否有人发布了关于这个主题的任何东西,也许比我的 7x7 方法更聪明。
顺便说一句,6x6 和 7x7 矩阵分别存储在最低有效位 36 和 49 位,其余位设置为零。
最佳答案
原则上 AVX2 在这里非常有用。例如,要旋转 90 度,您可以这样做:
#include <stdio.h>
#include <immintrin.h>
#include <stdint.h>
/* gcc -O3 -Wall -m64 -mfma -mavx2 -march=skylake rot_bit_mat.c */
int print_bitmat(uint64_t k);
uint64_t bitmat_rot_90(uint64_t x){ /* 0xFEDCBA9876543210 */
__m256i mask1 = _mm256_set_epi64x(0x1010101010101010, 0x2020202020202020, 0x4040404040404040, 0x8080808080808080);
__m256i mask2 = _mm256_set_epi64x(0x0101010101010101, 0x0202020202020202, 0x0404040404040404, 0x0808080808080808);
__m256i x_bc = _mm256_set1_epi64x(x); /* Broadcast x */
__m256i r_lo = _mm256_and_si256(x_bc,mask1); /* Extract the right bits within bytes */
r_lo = _mm256_cmpeq_epi8(r_lo,mask1); /* Test if bits within bytes are set */
uint64_t t_lo = _mm256_movemask_epi8(r_lo); /* Move 32 bytes to 32 bit mask */
__m256i r_hi = _mm256_and_si256(x_bc,mask2);
r_hi = _mm256_cmpeq_epi8(r_hi,mask2);
uint64_t t_hi = _mm256_movemask_epi8(r_hi);
return t_lo | (t_hi << 32);
}
int main(int argc, char **argv){
/* 0xFEDCBA9876543210 */
uint64_t k = 0xA49B17E63298D5C3;
print_bitmat(k);
printf("\n");
print_bitmat(bitmat_rot_90(k));
printf("\n\n");
return 0;
}
int print_bitmat(uint64_t k){
uint64_t i,j;
for (i = 0; i < 8; i++){
for (j = 0; j < 8; j++){
printf("%llu",1ull & (k >> (i * 8ull + j)));
}
printf("\n");
}
return 0;
}
输出是:
$ ./a.out
11000011
10101011
00011001
01001100
01100111
11101000
11011001
00100101
11101011
11001000
00011001
01110110
00100010
01001101
10011110
11000110
很可能类似的技术可用于其他转换。尽管找出正确的位掩码可能需要一些时间。
对该问题的评论给出了其他转换的方向:字节的 AVX2 位反转在这里很有趣,请参阅 here和 here .虽然后面的回答有点反转32 位整数,而在您的情况下,64 位整数的位反转是相关的;所以,它需要一些修改。_bswap64()
内在函数可用于倒置镜像位矩阵。
关于c++ - 在 64 位整数内旋转(90°)位矩阵(最多 8x8 位),我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/51975720/
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