C语言中的位操作（14）--反转比特位
本篇文章主要讲述几种反转比特位的方法：
将一个32位数：abcd efgh 转置为hgfe dcba
1、常规方法
unsigned int v; // 目标待转置数
unsigned int r = v; //r保存反转后的结果，开始获取v的最低有效位
int s = sizeof(v) * CHAR_BIT - ; // 剩余需要移位的比特位 for (v >>= ; v; v >>= )
{
r <<= ;
r |= v & ;
s--;
}
r <<= s; // 当v的最高位为0的时候进行移位
原理：
通过循环对v进行逻辑右移，每右移一位，通过v & 1取v的最低位，加到r的最低位，r左移
最后对v的最高位进行判断，若原来v的最高位为0，则此时s=1，则再将v左移一位，若v的最高位为1，则s=0，则不进行任何操作。
2、查表
static const unsigned char BitReverseTable256[] =
{
# define R2(n) n, n + *, n + *, n + *
# define R4(n) R2(n), R2(n + *), R2(n + *), R2(n + *)
# define R6(n) R4(n), R4(n + * ), R4(n + * ), R4(n + * )
R6(), R6(), R6(), R6()
}; unsigned int v; // 反转32位数，每次8位
unsigned int c; //c保存结果
操作一：
c = (BitReverseTable256[v & 0xff] << ) |
(BitReverseTable256[(v >> ) & 0xff] << ) |
(BitReverseTable256[(v >> ) & 0xff] << ) |
(BitReverseTable256[(v >> ) & 0xff]);
原理：
通过嵌套宏定义构造一张表，BitReverseTable256[i]保存0~255进过反转后的值，再分别取v中的第1~8、9~16、17~24、25~32位的值通过查表得到相应的反转之后的值，在结合保存在r中
操作二：
unsigned char * p = (unsigned char *) &v;
unsigned char * q = (unsigned char *) &c;
q[] = BitReverseTable256[p[]];
q[] = BitReverseTable256[p[]];
q[] = BitReverseTable256[p[]];
q[] = BitReverseTable256[p[]];
原理较简单，和操作一类似，这里采用指针进行。
3、64位乘法与模除法
unsigned char b; // reverse this (8-bit) byte b = (b * 0x0202020202ULL & 0x010884422010ULL) % ;
原理：
0x0202020202ULL: 0000 0010 0000 0010 0000 0010 0000 0010 0000 0010
0x010884422010ULL: 0000 0001 0000 1000 1000 0100 0100 0010 0010 0000 0001 0000
00000001 0000100010 0001000100 0010001000 0000010000
进行b * 0x0202020202ULL操作，变为: b0 b0 b0 b0 b0
- 乘法（*）操作产生将8位字节模式复制5份到64位的输出端
- AND（&）操作选择正确位置（反转），相关联到每10位一组
- 乘法与“逻辑与”操作将源字中待反转的比特位与10位一组的比特位相一致
- 通过模除2^10-1，作用是结合64位数中的每10位组合（位置：0-9,10-19,20-29，……）
4、64位乘法（无除法）
unsigned char b; // 目标反转数
b = ((b * 0x80200802ULL) & 0x0884422110ULL) * 0x0101010101ULL >> ;
下面展示的bool变量a,b,c,d,e,f,g 和h,每一个由8位字节组成，注意第一个乘法是怎样通过乘法复制将位模式展开，而最后的乘法将它们从右边起每五字节一次地融合到一起
abcd efgh (-> hgfe dcba)
* (0x80200802)
-------------------------------------------------------------------------------------------------
0abc defg h00a bcde fgh0 0abc defg h00a bcde fgh0
& (0x0884422110)
-------------------------------------------------------------------------------------------------
d000 h000 0c00 0g00 00b0 00f0 000a 000e
* (0x0101010101)
-------------------------------------------------------------------------------------------------
d000 h000 0c00 0g00 00b0 00f0 000a 000e
d000 h000 0c00 0g00 00b0 00f0 000a 000e
d000 h000 0c00 0g00 00b0 00f0 000a 000e
d000 h000 0c00 0g00 00b0 00f0 000a 000e
d000 h000 0c00 0g00 00b0 00f0 000a 000e
-------------------------------------------------------------------------------------------------
d000 h000 dc00 hg00 dcb0 hgf0 dcba hgfe dcba hgfe 0cba 0gfe 00ba 00fe 000a 000e
>>
-------------------------------------------------------------------------------------------------
d000 h000 dc00 hg00 dcb0 hgf0 dcba hgfe dcba
&
-------------------------------------------------------------------------------------------------
hgfe dcba
5、采用7部操作（非64位）
b = ((b * 0x0802LU & 0x22110LU) | (b * 0x8020LU & 0x88440LU)) * 0x10101LU >> ;
abcd efgh
*
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0abc defg h00a bcde fgh0
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
00b0 00f0 000a 000e ************************************************************************************************************** abcd efgh
*
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
defg h00a bcde fgh0
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d000 h000 0c00 0g00 ************************************************************************************************************** 00b0 00f0 000a 000e
| d000 h000 0c00 0g00
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d0b0 h0f0 0c0a 0g0e
*
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d0b0 h0f0 0c0a 0g0e
d0b0 h0f0 0c0a 0g0e
d0b0 h0f0 0c0a 0g0e
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d0b0 h0f0 dcba hgfe dcba hgfe 0c0a 0g0e
>>
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
d0b0 h0f0 dcba hgfe dcba
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
hgfe dcba
6、并行反转N位数时间复杂度（5 * lg(N)）
unsigned int v; // 32位目标数字
// 交换奇偶位比特
v = ((v >> ) & 0x55555555) | ((v & 0x55555555) << );
// 交换连续数对
v = ((v >> ) & 0x33333333) | ((v & 0x33333333) << );
// 一点点的交换
v = ((v >> ) & 0x0F0F0F0F) | ((v & 0x0F0F0F0F) << );
// 交换字节
v = ((v >> ) & 0x00FF00FF) | ((v & 0x00FF00FF) << );
// 交换2字节长数对
v = ( v >> ) | ( v << );
下面展示的32位变量由ABCD EFGH IJKL MNPQ abcd efgh ijkl mnpq组成
/*((v >> 1) & 0x55555555) */
ABCD EFGH IJKL MNPQ abcd efgh ijkl mnpq
>>
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0ABC DEFG HIJK LMNP Qabc defg hijk lmnp
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0A0C 0E0G 0I0K 0M0P 0a0c 0e0g 0i0k 0m0p
**************************************************************************************************************
/*((v & 0x55555555) << 1)*/
ABCD EFGH IJKL MNPQ abcd efgh ijkl mnpq
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0B0D 0F0H 0J0L 0N0Q 0b0d 0f0h 0j0l 0n0q
<<
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
B0D0 F0H0 J0L0 N0Q0 b0d0 f0h0 j0l0 n0q0
**************************************************************************************************************
/*v = ((v >> 1) & 0x55555555) | ((v & 0x55555555) << 1);*/
0A0C 0E0G 0I0K 0M0P 0a0c 0e0g 0i0k 0m0p | B0D0 F0H0 J0L0 N0Q0 b0d0 f0h0 j0l0 n0q0
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
BADC FEHG JILK NMQP badc fehg jilk nmqp
**************************************************************************************************************
/*((v >> 2) & 0x33333333)*/
BADC FEHG JILK NMQP badc fehg jilk nmqp
>>
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
00BA DCFE HGJI LKNM QPba dcfe hgji lknm
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
00BA 00FE 00JI 00NM 00ba 00fe 00ji 00nm
**************************************************************************************************************
/*((v & 0x33333333) << 2);*/
BADC FEHG JILK NMQP badc fehg jilk nmqp
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
00DC 00HG 00LK 00QP 00dc 00hg 00lk 00qp
<<
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DC00 HG00 LK00 QP00 dc00 hg00 lk00 qp00
**************************************************************************************************************
/*((v >> 2) & 0x33333333) | ((v & 0x33333333) << 2);*/
00BA 00FE 00JI 00NM 00ba 00fe 00ji 00nm | DC00 HG00 LK00 QP00 dc00 hg00 lk00 qp00
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DCBA HGFE LKJI QPNM dcba hgfe lkji qpnm
**************************************************************************************************************
/*((v >> 4) & 0x0F0F0F0F) */
DCBA HGFE LKJI QPNM dcba hgfe lkji qpnm
>>
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DCBA HGFE LKJI QPNM dcba hgfe lkji
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DCBA LKJI dcba lkji
**************************************************************************************************************
/*((v & 0x0F0F0F0F) << 4);*/
DCBA HGFE LKJI QPNM dcba hgfe lkji qpnm
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
HGFE QPNM hgfe qpnm
<<
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
HGFE QPNM hgfe qpnm
**************************************************************************************************************
/*((v >> 4) & 0x0F0F0F0F) | ((v & 0x0F0F0F0F) << 4);*/
DCBA LKJI dcba lkji
| HGFE QPNM hgfe qpnm
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
HGFE DCBA QPNM LKJI hgfe dcba qpnm lkji
**************************************************************************************************************
/*((v >> 8) & 0x00FF00FF */
HGFE DCBA QPNM LKJI hgfe dcba qpnm lkji
>>
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
HGFE DCBA QPNM LKJI hgfe dcba
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
HGFE DCBA hgfe dcba
**************************************************************************************************************
/*((v & 0x00FF00FF << 8);*/
HGFE DCBA QPNM LKJI hgfe dcba qpnm lkji
&
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
QPNM LKJI qpnm lkji
<<
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
QPNM LKJI qpnm lkji
**************************************************************************************************************
/*((v >> 8) & 0x00FF00FF) | ((v & 0x00FF00FF) << 8);*/
HGFE DCBA hgfe dcba
| QPNM LKJI qpnm lkji
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
QPNM LKJI HGFE DCBA qpnm lkji hgfe dcba
**************************************************************************************************************
/*v = ( v >> 16 ) | ( v << 16);*/
QPNM LKJI HGFE DCBA qpnm lkji hgfe dcba
>>
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
QPNM LKJI HGFE DCBA
QPNM LKJI HGFE DCBA qpnm lkji hgfe dcba
<<
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
qpnm lkji hgfe dcba
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
QPNM LKJI HGFE DCBA
| qpnm lkji hgfe dcba
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
qpnm lkji hgfe dcba QPNM LKJI HGFE DCBA
下面的变版本时间复杂度也是O(lg(N))，但是需要更多的操作来反转V
unsigned int s = sizeof(v) * CHAR_BIT; // 数的位数; 必须为2的幂
unsigned int mask = ~;
while ((s >>= ) > )
{
mask ^= (mask << s);
v = ((v >> s) & mask) | ((v << s) & ~mask);
}
C语言中的位操作（14）--反转比特位的更多相关文章
- C语言中的位操作（16）--计算二进制数字尾部连续0的数目
本篇文章介绍计算二进制数字尾部连续0的数目的相关算法,例如:v=(1101000)2,该数尾部连续0的数目=3 方法1:线性时间算法 unsigned int v; // 需要计算的目标整数 int ...
- C语言中的位操作（12）--判断一个数字是否包含一个全零字节
本文主要介绍一系列算法,算法主要功能是判断一个数字(二进制)中是否包含全零字节 e.g.1010 1111 0000 0000 1001 1111 0001 1111 即 32位整数:A4A3A2A1 ...
- C语言中的位操作（15）--确定log10（N）的整数部分
本篇文章介绍一个整数的以10为底的对数的整数部分,即对于整数N,求log10(N)整数部分 方法一 : unsigned int v; //32位非0整数 int r; // r保存结果 int t; ...
- C语言中的位域、字节序、比特序、大小端
转:http://www.360doc.com/content/13/0624/10/496343_295125641.shtml 1.比特序 / 位序 / bit numbering / bit ...
- 单片机的C语言中位操作用法2
单片机的C语言中位操作用法 在对单处机进行编程的过程中,对位的操作是经常遇到的.C51对位的操控能力是非常强大 的.从这一点上,就可以看出C不光具有高级语言的灵活性,又有低级语言贴近硬件的特点. 这也 ...
- c语言中的位移位操作
先要了解一下C语言里所有的位运算都是指二进制数的位运算.即使输入的是十进制的数,在内存中也是存储为二进制形式. “<<”用法: 格式是:a<<m,a和m必须是整型表达式,要求m ...
- 单片机的C语言中位操作用法
在对单处机进行编程的过程中,对位的操作是经常遇到的.C51对位的操控能力是非常强大的.从这一点上,就可以看出C不光具有高级语言的灵活性,又有低级语言贴近硬件的特点.这也是在各个领域中都可以看到C的重要 ...
- R语言学习笔记1——R语言中的基本对象
R语言,一种自由软件编程语言与操作环境,主要用于统计分析.绘图.数据挖掘.R本来是由来自新西兰奥克兰大学的Ross Ihaka和Robert Gentleman开发(也因此称为R),现在由“R开发核心 ...
- c语言中会遇到的面试题
预处理器(Preprocessor) 1 . 用预处理指令#define 声明一个常数,用以表明1年中有多少秒(忽略闰年问题) #define SECONDS_PER_YEAR (60 ...
随机推荐
- [转]Tomcat----Neither the JAVA_HOME nor the JRE_HOME environment variable is defined
对于使用IDE开发的程序员来讲,并不是所有人都对自己用来吃饭的工具了如指掌.常在阴沟跑,哪能不翻船.为此我把自己使用Tomcat/Eclipse的一些经验教训整理了一下,会陆续的贴出来,也许会帮到和我 ...
- Wince下sqlce数据库开发（二）
上次写到使用数据绑定的方法测试本地sqlce数据库,这次使用访问SQL Server的方法访问sqlce,你会发现他们是如此的相似... 参考资料:http://www.cnblogs.com/rai ...
- C++实现双缓冲
首先声明下,这篇资料也是整理别人的资料的基础上,总结来的. 在图形图像处理过程中,双缓冲技术是一种比较常见的技术.窗体在响应WM_PAINT消息时,需要对图像进行绘制处理.如果图像绘制次数过多,重绘过 ...
- 关于Intent ，Task， Activity的理解
看到一篇好文章,待加工 http://hi.baidu.com/jieme1989/item/6e5f41d3f65be848ddf9beb9 第三篇 http://blog.csdn.net/luo ...
- jquery checkbox 复选框多次点击判断选中状态,以及全选/取消的代码示例
2015年12月21日 10:52:51 星期一 目标, 点击当前的checbox, 判断点击后当前checkbox是否是选中状态. html: <input type="checkb ...
- VC++ 模块与资源分离
在一些开发过程中,需要模块支持中英文语言切换,比较好的实现方式是从模块中将资源分离出来,做成中英文两个资源dll,根据需要加载不同的dll从而实现切换不同的语言显示. 新建一个资源dll文件,选择Wi ...
- 【leetcode】Pascal's Triangle I & II （middle）
Given numRows, generate the first numRows of Pascal's triangle. For example, given numRows = 5,Retur ...
- 【hadoop2.6.0】利用JAVA API 实现数据上传
原本的目的是想模拟一个流的上传过程,就是一边生成数据,一边存储数据,因为能用上HADOOP通常情况下原本数据的大小就大到本地硬盘存不下.这一般是通过把数据先一部分一部分的缓冲到本地的某个文件夹下,hd ...
- 【C语言】结构体
不能定义 struct Node { struct Node a; int b; } 这样的结构,因为为了建立Node 需要 建立一个新的Node a, 可为了建立Node a, 还需要再建立Node ...
- LeetCode 409 Longest Palindrome
Problem: Given a string which consists of lowercase or uppercase letters, find the length of the lon ...