Tamsayıyı 2'ye bölmek için hangisi daha iyi bir seçenek?

Bir tamsayıyı 2'ye bölmek için aşağıdaki tekniklerden hangisi en iyi seçenektir ve neden?

Teknik 1:

x = x >> 1;

Teknik 2:

x = x / 2;

İşte xbir tamsayı.

Ne yapmaya çalıştığınızı en iyi açıklayan işlemi kullanın.

• Numaraya bir bit dizisi olarak davranıyorsanız, bit kaydırma tuşunu kullanın.
• Eğer bunu sayısal bir değer olarak görüyorsanız bölümü kullanın.

Bunların tam olarak eşdeğer olmadığını unutmayın. Negatif tamsayılar için farklı sonuçlar verebilirler. Örneğin:

-5 / 2  = -2
-5 >> 1 = -3

(İdeone)

İlki bölünmeye benziyor mu? Hayır. Bölmek istiyorsanız, kullanın x / 2. Derleyici, mümkünse bit kaydırmayı kullanmak için optimize edebilir (buna güç azaltma denir), bu da kendi başınıza yaparsanız işe yaramaz bir mikro optimizasyon yapar.

Yığmak için: kullanmayı tercih etmek için birçok neden var x = x / 2; İşte bazıları:

• niyetinizi daha açık bir şekilde ifade eder (biraz dönen kayıt bitleri veya başka bir şeyle uğraşmadığınızı varsayarak)

• derleyici bunu zaten bir vardiya işlemine indirgeyecek

• derleyici onu azaltmasa ve vardiyadan daha yavaş bir işlem seçse bile, bunun programınızın performansını ölçülebilir bir şekilde etkileme olasılığı kaybolur (ve ölçülebilir şekilde etkiliyorsa) vardiya kullanma nedeni)

• bölüm daha büyük bir ifadenin parçası olacaksa, bölüm operatörünü kullanırsanız önceliği doğru elde etme olasılığınız daha yüksektir:

  x = x / 2 + 5;
  x = x >> 1 + 5;  // not the same as above

• imzalı aritmetik, yukarıda belirtilen öncelik sorunundan daha da karmaşık olabilir

• Tekrarlamak gerekirse - derleyici zaten bunu sizin için yapacak. Aslında, bölünmeyi bir sabitle, sadece ikisinin güçlerine değil, her türlü sayı için bir dizi vardiyaya, eklemeye ve çarpmaya dönüştürecektir. Bununla ilgili daha fazla bilgi için bu soruya bakın .

Kısacası, gerçekten çoğaltmak veya bölmek istediğinizde bir vardiya kodlayarak hiçbir şey satın almazsınız, ancak belki de bir hata getirme olasılığı artar. Derleyiciler uygun olduğunda bu tür bir şeyi optimize etmek için yeterince akıllı olmadıkları için bir ömür oldu.

Hangisi en iyi seçenektir ve neden tamsayı sayısını 2'ye bölmek için?

En iyi ne demek istediğinize bağlı .

İş arkadaşlarınızın sizden nefret etmesini veya kodunuzun okunmasını zorlaştırmak istiyorsanız, kesinlikle ilk seçenekle devam edeceğim.

Bir sayıyı 2'ye bölmek istiyorsanız, ikincisine gidin.

İkisi eşdeğer değildir, sayı negatifse veya daha büyük ifadelerin içinde ise aynı şekilde davranmazlar - bitshift'in önceliği daha düşüktür +veya- bölümün yüksek önceliğe sahiptir.

Niyetini ifade etmek için kodunuzu yazmalısınız. Performans endişenizse endişelenmeyin, optimize edici bu tür mikro optimizasyonlarda iyi bir iş çıkarır.

Daha /açık olduğunu varsayarak, divide ( ) kullanın . Derleyici buna göre optimize eder.

Tercih etmeniz gereken diğer cevaplara katılıyorum x / 2 çünkü amacı daha açık ve derleyici bunu sizin için optimize etmeli.

Bununla birlikte, tercih x / 2edilmesinin bir başka nedeni x >> 1de >>, ximzalı intve negatifse davranışının uygulamaya bağlı olmasıdır.

Bölüm 6.5.7, ISO C99 standardının madde işareti 5'inden:

Sonucu E1 >> E2olduğu E1sağ kaymıştır E2bit pozisyonları. Eğer E1imzalanmamış türü olan veya eğer E1imzalı türünü ve negatif olmayan bir değeri vardır, sonucun değeri olan bölümün parçasıdır E1/ '2 ^E2. Eğer E1imzalı türünü ve negatif değere sahiptir, ortaya çıkan değer uygulaması tanımlı olduğunu.

x / 2daha nettir ve x >> 1çok daha hızlı değildir (mikro karşılaştırmaya göre, bir Java JVM için yaklaşık% 30 daha hızlıdır). Diğerlerinin de belirttiği gibi, negatif sayılar için yuvarlama biraz farklıdır, bu nedenle negatif sayıları işlemek istediğinizde bunu dikkate almalısınız. Bazı derleyiciler otomatik x / 2olarakx >> 1 onlar sayı negatif olamaz biliyorum (hatta bunu doğrulamak olamazdı düşünce).

Bazı kısayollar mümkünx / 2 olduğu için (yavaş) bölünmüş CPU komutunu bile kullanamayabilir , ancak yine de daha yavaştır .x >> 1

(Bu soru, diğer programlama dilleri daha çok operatörün ++ C / C'dir. Java için işaretsiz sağa kaydırma da var, x >>> 1yine farklı olan. O yüzden doğru iki değerin ortalaması (ortalama) değerini hesaplamak için izin verir (a + b) >>> 1irade çok büyük değerleri için bile ortalama değer döndürmek ave b. dizi endeksleri çok büyük olabilir, bu ikili arama için örneğin gereklidir. Orada ikili aramanın birçok sürümlerinde bir hata , kullandıkları çünkü (a + b) / 2ortalama hesaplamak için. Bu etmiyor doğru çalışmıyor. Bunun (a + b) >>> 1yerine doğru çözüm kullanmaktır .)

Knuth şöyle dedi:

Erken optimizasyon tüm kötülüklerin köküdür.

Bu yüzden kullanmanızı öneririm x /= 2;

Bu şekilde kodun anlaşılması kolaydır ve bu işlemin bu formda optimizasyonunun işlemci için büyük bir fark anlamına gelmediğini düşünüyorum.

Karar vermenize yardımcı olması için derleyici çıktısına bir göz atın. Bu testi x86-64 üzerinde
gcc (GCC) 4.2.1 20070719 [FreeBSD] ile çalıştırdım

Ayrıca godbolt'ta çevrimiçi derleyici çıktılarına bakın .

Gördüğünüz şey, derleyicinin sarlher iki durumda da (aritmetik sağ kaydırma) komutunu kullanmasıdır, bu nedenle iki ifade arasındaki benzerliği tanır. Bölmeyi kullanırsanız, derleyicinin negatif sayıları da ayarlaması gerekir. Bunu yapmak için işaret bitini en düşük sıra bitine kaydırır ve bunu sonuca ekler. Bu, negatif sayıları değiştirirken bir bölmenin ne yapacağına kıyasla tek tek sorunu giderir.
Bölme durumu 2 vardiya yaptığından, açık vardiya durumu sadece bir tane yaparken, şimdi burada diğer cevaplarla ölçülen bazı performans farklılıklarını açıklayabiliriz.

Montaj çıkışlı C kodu:

Bölmek için, girdiniz

int div2signed(int a) {
  return a / 2;
}

ve bu derleme

    movl    %edi, %eax
    shrl    $31, %eax
    addl    %edi, %eax
    sarl    %eax
    ret

vardiya için benzer şekilde

int shr2signed(int a) {
  return a >> 1;
}

çıktı ile:

    sarl    %edi
    movl    %edi, %eax
    ret

Sadece eklenen bir not -

Bazı VM tabanlı dillerde x * = 0.5 genellikle daha hızlı olacaktır - özellikle de actioncript, değişkenin 0'a bölünmesi için kontrol edilmesi gerekmeyeceğinden.

x = x / 2; VEYA kullanın x /= 2;Gelecekte yeni bir programcının üzerinde çalışması mümkündür. Bu yüzden kod satırında neler olduğunu öğrenmesi daha kolay olacaktır. Herkes bu tür optimizasyonların farkında olmayabilir.

Yarışmaların programlanması amacıyla söylüyorum. Genellikle, 2'ye bölünmenin birçok kez gerçekleştiği ve girdinin pozitif veya negatif olduğu bilinen çok büyük girdilere sahiptir.

x >> 1, x / 2'den daha iyi olacaktır. 2 işlemle 10 ^ 10'dan fazla bölümün gerçekleştiği bir program çalıştırarak ideone.com'u kontrol ettim. x / 2 yaklaşık 5.5 saniye sürerken x >> 1 aynı program için yaklaşık 2.6 saniye aldı.

Dikkate alınması gereken birkaç şey olduğunu söyleyebilirim.

1. Bitshift daha hızlı olmalıdır, çünkü bitleri kaydırmak için gerçekten özel bir hesaplama gerekmez, ancak belirtildiği gibi, negatif sayılarla ilgili potansiyel sorunlar vardır. Pozitif sayılara sahip olduğunuzdan emin değilseniz ve hız arıyorsanız, bitshift'i tavsiye ederim.

2. Bölme operatörü, insanların okuması için çok kolaydır. Kod okunabilirliği arıyorsanız, bunu kullanabilirsiniz. Derleyici optimizasyonu alanının uzun bir yol kat ettiğine dikkat edin, bu nedenle kodun okunmasını ve anlaşılmasını kolaylaştırmak iyi bir uygulamadır.

3. Temel donanıma bağlı olarak, işlemlerin farklı hızları olabilir. Amdal'ın yasası, ortak davayı hızlı hale getirmek. Böylece farklı işlemleri diğerlerinden daha hızlı gerçekleştirebilen donanımlarınız olabilir. Örneğin, 0,5 ile çarpmak 2'ye bölmekten daha hızlı olabilir. (Eğer tamsayı bölünmesini zorunlu kılmak istiyorsanız çarpmanın tabanını almanız gerekebilir).

Saf performans peşindeyseniz, işlemleri milyonlarca kez yapabileceğiniz bazı testler oluşturmanızı öneririm. OS / Donanım / Derleyici / Kodunuzla hangisinin istatistiksel olarak en iyi olduğunu belirlemek için yürütmeyi birkaç kez örnekleyin (örnek boyutunuz).

CPU ile ilgili olarak, bit kaydırma işlemleri bölme işlemlerinden daha hızlıdır. Ancak, derleyici bunu bilir ve olabildiğince uygun şekilde optimize eder, böylece kodunuzun verimli çalıştığını bilerek en mantıklı ve dinlendirici bir şekilde kodlayabilirsiniz. Ancak bir unsigned intkutunun (bazı durumlarda) daha intönce işaret edilen nedenlerden birinden daha iyi optimize edildiğini unutmayın . İmzalı aritmatik ihtiyacınız yoksa, işaret bitini eklemeyin.

x = x / 2; kullanmak için uygun koddur .. ancak bir işlem, kendi programınıza üretmek istediğiniz çıktıya bağlıdır.

Niyetlerinizi daha net hale getirin ... örneğin, bölmek istiyorsanız, x / 2 kullanın ve derleyicinin operatörü (veya başka bir şeyi) kaydırmak için optimize etmesine izin verin.

Günümüzün işlemcileri, bu optimizasyonların programlarınızın performansı üzerinde herhangi bir etkiye sahip olmasına izin vermeyecektir.

Bunun cevabı altında çalıştığınız ortama bağlı olacaktır.

• 8 bitlik bir mikrodenetleyici üzerinde veya çarpma için donanım desteği olmayan bir şey üzerinde çalışıyorsanız, bit değişimi beklenir ve yaygındır ve derleyici neredeyse kesinlikle x /= 2dönüşürken x >>= 1, bir bölme sembolünün varlığı o ortamda daha fazla kaş yükseltir bir bölümü etkilemek için bir vardiya kullanma.
• Performans açısından kritik bir ortamda veya kod bölümünde çalışıyorsanız veya kodunuz derleyici optimizasyonu kapalı olarak derlenebilirse, x >>= 1bunun nedenini açıklamak için muhtemelen en iyisi açıktır.
• Yukarıdaki koşullardan biri altında değilseniz, kodunuzu sadece kullanarak daha okunabilir hale getirin x /= 2. Kodunuza bakmakta olan bir sonraki programcıyı, vardiya işleminizde 10 saniyelik iki kere almaktan daha iyi, kaymanın daha verimli sans derleyici optimizasyonu olduğunu bildiğinizi kanıtlamaktan daha iyidir.

Bütün bunlar imzasız tamsayıları varsayar. Basit geçiş, muhtemelen imzalamak için istediğiniz şey değildir. Ayrıca, DanielH, x *= 0.5ActionScript gibi belirli diller için kullanma konusunda iyi bir nokta getiriyor .

mod 2, = 1 için test edin. c sözdizimini bilin. ama bu en hızlı olabilir.

genellikle sağ kayma bölünür:

q = i >> n; is the same as: q = i / 2**n;

bu bazen programları netlik pahasına hızlandırmak için kullanılır. Yapman gerektiğini sanmıyorum. Derleyici, hızlandırmayı otomatik olarak gerçekleştirecek kadar akıllıdır. Bu , bir vardiyaya girmenin netlik pahasına size hiçbir şey kazandırmayacağı anlamına gelir .

Pratik C ++ Programlama'dan bu sayfaya bir göz atın .

Açıkçası, kodunuzu okuyan bir sonraki adam için yazıyorsanız, "x / 2" nin netliğine gidin.

Ancak, hız hedefinizse, hem sonuçları hem de zamanı deneyin. Birkaç ay önce, bir tamsayı dizisine adım atmayı ve her öğeyi 2'ye bölmeyi içeren bir bitmap evrişim rutini üzerinde çalıştım. "X" 1 "yerine" x "yerine eski hileyi de dahil etmek için her türlü şeyi yaptım / 2" .

Aslında her iki şekilde zamanladı zaman x / 2 x daha hızlı olduğunu şaşırdım keşfetti >> 1

Bu, varsayılan optimizasyonlar açıkken Microsoft VS2008 C ++ kullanıyordu.

Performans açısından. CPU'nun kaydırma işlemleri bölme op kodlarından önemli ölçüde daha hızlıdır. Yani ikiye bölmek veya 2 vb. İle çarpmak vardiya işlemlerinden faydalanır.

Görünüm ve his açısından. Mühendis olarak ne zaman kozmetik ürünlere o kadar bağlı olduk ki, güzel bayanlar bile kullanmıyor! :)

X / Y doğru olanıdır ... ve ">>" kaydırma operatörüdür. shift operatörü bitleri kaydırmak için kullanılır.

x = x / 2; x / = 2; böyle kullanabiliriz ..

X >> 1, x / 2'den daha hızlı olsa da, negatif değerlerle uğraşırken >> 'nin doğru kullanımı biraz daha karmaşıktır. Aşağıdakine benzer bir şey gerektirir:

// Extension Method
public static class Global {
    public static int ShiftDivBy2(this int x) {
        return (x < 0 ? x + 1 : x) >> 1;
    }
}