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假设我们有一个整数bitsize n=4;
我正在描述的问题是你将如何根据汉明权重和它的值将一个数字索引到一个数组位置bitsize。例如，位大小为 4 的具有 16 个元素的数组将/可能如下所示：

|0|1|2|4|8|3|5|6|9|10|12|7|11|13|14|15|

其中元素按其汉明权重（必要）分组并根据大小排序（非必要）。只要您可以使用例如 3(0011) 进行一些操作并取回索引 5、5(0101) -> 6 等，就不需要排序。

所有n位组合都将存在，并且不会有重复。例如 bitsize of3会有数组：

|0|1|2|4|3|5|6|7|

我最好有一个没有循环的解决方案。或任何讨论类似解决方案的论文。或者最后只是抛出任何关于如何去做的想法。

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2 回答 2

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请注意，您可以使用以下函数枚举具有相同汉明权重的数字（按计数顺序）：

int next(int n) { // get the next one with same # of bits set
  int lo = n & -n;       // lowest one bit
  int lz = (n + lo) & ~n;      // lowest zero bit above lo
  n |= lz;                     // add lz to the set
  n &= ~(lz - 1);              // reset bits below lz
  n |= (lz / lo / 2) - 1;      // put back right number of bits at end
  return n;
}

int prev(int n) { // get the prev one with same # of bits set
   int y = ~n;
   y &= -y; // lowest zero bit
   n &= ~(y-1); // reset all bits below y
   int z = n & -n; // lowest set bit
   n &= ~z;        // clear z bit
   n |= (z - z / (2*y)); // add requried number of bits below z
   return n;
 }

例如，在 x = 5678 上重复应用 prev()：

0: 00000001011000101110 (5678)
1: 00000001011000101101 (5677)
2: 00000001011000101011 (5675)
3: 00000001011000100111 (5671)
4: 00000001011000011110 (5662)
5: 00000001011000011101 (5661)
6: 00000001011000011011 (5659)
.....

因此，理论上您可以通过重复应用来计算数字的索引。但是，这可能需要很长时间。更好的方法是“跳过”某些组合。

有2条规则：

 1. if the number starts with: ..XXX10..01..1 we can replace it by ..XXX0..01..1
adding corresponding number of combinations
 2. if the number starts with: ..XXX1..10..0 again replace it by XXX0..01..1 with corresponding number of combinations

以下算法计算具有相同汉明权重的数字中的数字的索引（我不关心二项式的快速实现）：

#define LOG2(x) (__builtin_ffs(x)-1)

int C(int n, int k) { // simple implementation of binomial
 int c = n - k; 
 if(k < c) 
   std::swap(k,c);
 if(c == 0)
  return 1;
 if(k == n-1) 
  return n;
 int b = k+1;
 for(int i = k+2; i <= n; i++) 
    b = b*i;
 for(int i = 2; i <= c; i++)
   b = b / i;
 return b;
}
int position_jumping(unsigned x) {
   int index = 0;
  while(1) {

    if(x & 1) { // rule 1: x is of the form: ..XXX10..01..1
        unsigned y = ~x;
        unsigned lo = y & -y; // lowest zero bit
        unsigned xz = x & ~(lo-1); // reset all bits below lo
        unsigned lz = xz & -xz; // lowest one bit after lo
        if(lz == 0) // we are in the first position!
           return index;

        int nn = LOG2(lz), kk = LOG2(lo)+1;       
        index += C(nn, kk); //   C(n-1,k) where n = log lz and k = log lo + 1

        x &= ~lz; //! clear lz bit
        x |= lo; //! add lo

    } else { // rule 2: x is of the form: ..XXX1..10..0
        int lo = x & -x; // lowest set bit
        int lz = (x + lo) & ~x;  // lowest zero bit above lo  
        x &= ~(lz-1); // clear all bits below lz
        int sh = lz / lo;

        if(lz == 0) // special case meaning that lo is in the last position
            sh=((1<<31) / lo)*2;
        x |= sh-1;

        int nn = LOG2(lz), kk = LOG2(sh);
        if(nn == 0)
           nn = 32;
        index += C(nn, kk);
    }
    std::cout << "x: " << std::bitset<20>(x).to_string() << "; pos: " << index << "\n";
  }
 }

例如，给定数字 x=5678，算法将在 4 次迭代中计算其索引：

  x: 00000001011000100111; pos: 4
  x: 00000001011000001111; pos: 9
  x: 00000001010000011111; pos: 135
  x: 00000001000000111111; pos: 345
  x: 00000000000001111111; pos: 1137

请注意，1137 是 5678 在具有相同汉明权重的数字组中的位置。因此，您必须相应地移动该指数以考虑所有具有较小汉明权重的数字

于 2012-11-28T20:52:36.793 回答
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这是一个概念作品，只是为了开始讨论。
第一步是最难的 - 使用近似计算阶乘来解决。
还有什么好主意吗？

ideone链接

#include <stdio.h>
#include <math.h>

//gamma function using Lanczos approximation formula
//output result in log base e
//use exp() to convert back
//has a nice side effect: can store large values in small [power of e] form
double logGamma(double x)
{
    double tmp = (x-0.5) * log(x+4.5) - (x+4.5);
    double ser = 1.0 + 76.18009173     / (x+0) - 86.50532033    / (x+1)
                     + 24.01409822     / (x+2) -  1.231739516   / (x+3)
                     +  0.00120858003  / (x+4) -  0.00000536382 / (x+5);
    return tmp + log(ser * sqrt(2*M_PI) );  
}

//result from logGamma() are actually (n-1)!
double combination(int n, int r)
{
    return exp(logGamma(n+1)-( logGamma(r+1) + logGamma(n-r+1) ));
}

//primitive hamming weight counter
int hWeight(int x)
{
    int count, y;
    for (count=0, y=x; y; count++)
        y &= y-1; 
    return count;
}

//-------------------------------------------------------------------------------------
//recursively find the previous group's "hamming weight member count" and sum them
int rCummGroupCount(int bitsize, int hw)
{
    if (hw <= 0 || hw == bitsize) 
        return 1;
    else
        return round(combination(bitsize, hw)) + rCummGroupCount(bitsize,hw-1);
}
//-------------------------------------------------------------------------------------

int main(int argc, char* argv[])
{
    int bitsize = 4, integer = 14;
    int hw = hWeight(integer);
    int groupStartIndex = rCummGroupCount(bitsize,hw-1);
    printf("bitsize: %d\n", bitsize);
    printf("integer: %d  hamming weight: %d\n", integer, hw);
    printf("group start index: %d\n", groupStartIndex);
}

输出：

位大小：4
整数：14 汉明权重：3
组起始索引：11

于 2012-11-27T15:35:02.223 回答