快速计数正整数中的非零位的方法

问题描述

我需要一种快速的方法来计算python中整数的位数.我当前的解决方案是

bin(n).count("1")

但是我想知道是否有更快的方法?

PS :(我将一个大型2D二进制数组表示为单个数字列表并进行按位运算，这将时间从几小时缩短为几分钟.现在，我想摆脱那些多余的分钟./p>

1.必须使用python 2.7或2.6

优化小数字没什么大不了，因为这并不是一个明显的瓶颈，但是我确实在某些地方有1万多个位的数字

例如，这是一个2000位的情况:

12448057941136394342297748548545082997815840357634948550739612798732309975923280685245876950055614362283769710705811182976142803324242407017104841062064840113262840137625582646683068904149296501029754654149991842951570880471230098259905004533869130509989042199261339990315125973721454059973605358766253998615919997174542922163484086066438120268185904663422979603026066685824578356173882166747093246377302371176167843247359636030248569148734824287739046916641832890744168385253915508446422276378715722482359321205673933317512861336054835392844676749610712462818600179225635467147870208L

解决方案

对于任意长度的整数，bin(n).count("1")是我在纯Python中最快的速度.

我尝试采用Óscar和Adam的解决方案分别处理64位和32位块中的整数.两者都比bin(n).count("1")慢至少十倍(32位版本花了大约一半的时间).

另一方面， gmpy popcount()大约花费了时间的1/20 bin(n).count("1").因此，如果您可以安装gmpy，请使用它.

要在注释中回答问题，对于字节，我将使用查找表.您可以在运行时生成它:

counts = bytes(bin(x).count("1") for x in range(256))  # py2: use bytearray

或者只是按字面定义:

counts = (b'\x00\x01\x01\x02\x01\x02\x02\x03\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07\x05\x06\x06\x07\x06\x07\x07\x08')

然后在counts[x]中获得x中1的位数，其中0≤x≤255.

I need a fast way to count the number of bits in an integer in python.My current solution is

bin(n).count("1")

but I am wondering if there is any faster way of doing this?

PS: (i am representing a big 2D binary array as a single list of numbers and doing bitwise operations, and that brings the time down from hours to minutes. and now I would like to get rid of those extra minutes.

Edit:1. it has to be in python 2.7 or 2.6

and optimizing for small numbers does not matter that much since that would not be a clear bottleneck, but I do have numbers with 10 000 + bits at some places

for example this is a 2000 bit case:

12448057941136394342297748548545082997815840357634948550739612798732309975923280685245876950055614362283769710705811182976142803324242407017104841062064840113262840137625582646683068904149296501029754654149991842951570880471230098259905004533869130509989042199261339990315125973721454059973605358766253998615919997174542922163484086066438120268185904663422979603026066685824578356173882166747093246377302371176167843247359636030248569148734824287739046916641832890744168385253915508446422276378715722482359321205673933317512861336054835392844676749610712462818600179225635467147870208L

解决方案

For arbitrary-length integers, bin(n).count("1") is the fastest I could find in pure Python.

I tried adapting Óscar's and Adam's solutions to process the integer in 64-bit and 32-bit chunks, respectively. Both were at least ten times slower than bin(n).count("1") (the 32-bit version took about half again as much time).

On the other hand, gmpy popcount() took about 1/20th of the time of bin(n).count("1"). So if you can install gmpy, use that.

To answer a question in the comments, for bytes I'd use a lookup table. You can generate it at runtime:

counts = bytes(bin(x).count("1") for x in range(256))  # py2: use bytearray

Or just define it literally:

counts = (b'\x00\x01\x01\x02\x01\x02\x02\x03\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x01\x02\x02\x03\x02\x03\x03\x04\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x02\x03\x03\x04\x03\x04\x04\x05\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x03\x04\x04\x05\x04\x05\x05\x06\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07'
          b'\x04\x05\x05\x06\x05\x06\x06\x07\x05\x06\x06\x07\x06\x07\x07\x08')

Then it's counts[x] to get the number of 1 bits in x where 0 ≤ x ≤ 255.

这篇关于快速计数正整数中的非零位的方法的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持！