最有效的方法来计算红宝石的汉明距离？

问题描述

| 在ruby中，计算两个无符号整数之间的位差（例如汉明距离）的最有效方法是什么？ 例如，我有整数a = 2323409845和b = 178264714​​4。 它们的二进制表示为：

a = 10001010011111000110101110110101
b = 01101010010000010000100101101000

a和b之间的位差为17.。 我可以对它们执行逻辑XOR，但这将给我一个不同的整数！= 17，然后我必须遍历结果的二进制表示并计算1的数目。 计算位差的最有效方法是什么？ 现在，计算许多整数序列的位差的答案是否改变？例如。给定2个无符号整数序列：

x = {2323409845,641760420,509499086....}
y = {uint,uint,uint...}

计算两个序列之间的位差的最有效方法是什么？ 您是要遍历整个序列，还是有一种更快的方法来一次计算整个序列的差异？     

解决方法

        您可以使用Ruby中优化的String函数来进行位计数，而不是使用纯算术。有了一些快速的基准测试，结果大约快了6倍。

def h2(a,b)
  (a^b).to_s(2).count(\"1\")
end

h1是正常的计算方式，而h2将xor转换为字符串，并计算\“ 1 \”的数量 基准测试：

ruby-1.9.2-p180:001:0>> def h1(a,b)
ruby-1.9.2-p180:002:1*> ret = 0
ruby-1.9.2-p180:003:1*> xor = a ^ b
ruby-1.9.2-p180:004:1*> until xor == 0
ruby-1.9.2-p180:005:2*> ret += 1
ruby-1.9.2-p180:006:2*> xor &= xor - 1
ruby-1.9.2-p180:007:2*> end
ruby-1.9.2-p180:008:1*> ret
ruby-1.9.2-p180:009:1*> end
# => nil
ruby-1.9.2-p180:010:0>> def h2(a,b)
ruby-1.9.2-p180:011:1*> (a^b).to_s(2).count(\"1\")
ruby-1.9.2-p180:012:1*> end
# => nil
ruby-1.9.2-p180:013:0>> h1(2323409845,1782647144)
# => 17
ruby-1.9.2-p180:014:0>> h2(2323409845,1782647144)
# => 17
ruby-1.9.2-p180:015:0>> quickbench(10**5) { h1(2323409845,1782647144) }
Rehearsal ------------------------------------
   2.060000   0.000000   2.060000 (  1.944690)
--------------------------- total: 2.060000sec

       user     system      total        real
   1.990000   0.000000   1.990000 (  1.958056)
# => nil
ruby-1.9.2-p180:016:0>> quickbench(10**5) { h2(2323409845,1782647144) }
Rehearsal ------------------------------------
   0.340000   0.000000   0.340000 (  0.333673)
--------------------------- total: 0.340000sec

       user     system      total        real
   0.320000   0.000000   0.320000 (  0.326854)
# => nil
ruby-1.9.2-p180:017:0>> 

    ,        根据mu的建议，我编写了一个简单的C扩展以使用__builtin_popcount，并使用基准测试证明它比ruby优化的字符串函数至少快3倍。 我看了以下两个教程： 用C扩展Ruby 5分钟内使用C进行Ruby扩展 在我的程序中：

require \'./FastPopcount/fastpopcount.so\'
include FastPopcount

def hamming(a,b)
  popcount(a^b)
end

然后在包含我的程序的目录中，创建一个包含以下文件的文件夹“ PopCount \”。 extconf.rb：

# Loads mkmf which is used to make makefiles for Ruby extensions
require \'mkmf\'

# Give it a name
extension_name = \'fastpopcount\'

# The destination
dir_config(extension_name)

# Do the work
create_makefile(extension_name)

popcount.c：

// Include the Ruby headers and goodies
#include \"ruby.h\"

// Defining a space for information and references about the module to be stored internally
VALUE FastPopcount = Qnil;

// Prototype for the initialization method - Ruby calls this,not you
void Init_fastpopcount();

// Prototype for our method \'popcount\' - methods are prefixed by \'method_\' here
VALUE method_popcount(int argc,VALUE *argv,VALUE self);

// The initialization method for this module
void Init_fastpopcount() {
    FastPopcount = rb_define_module(\"FastPopcount\");
    rb_define_method(FastPopcount,\"popcount\",method_popcount,1); 
}

// Our \'popcount\' method.. it uses the builtin popcount
VALUE method_popcount(int argc,VALUE self) {
    return INT2NUM(__builtin_popcount(NUM2UINT(argv)));
}

然后在popcount目录中运行： 红宝石extconf.rb 使 然后运行程序，就可以了。...最快的方法来在红宝石中进行汉明距离。     ,        Wegner的算法：

def hamm_dist(a,b)
  dist = 0
  val = a ^ b

  while not val.zero?
    dist += 1
    val &= val - 1
  end
  dist
end

p hamm_dist(2323409845,1782647144) # => 17 

    ,        如果打算遵循基于C的路径，则最好将编译器标志

-msse4.2

添加到您的makefile中。这使编译器可以生成基于硬件的“ 9”指令，而无需使用表来生成弹出计数。在我的系统上，速度大约快2.5倍。