c# - 查找字节中的设置位位置

Question

当我遇到这个问题时，我很想创建一个稀疏八叉树实现，就像 nVidia 的人（“高效稀疏体素八叉树”）正在为他们的体素事情做的那样：

我有一个字节类型的位域（所以只有 8 位），它告诉我八叉树的叶子在哪里（1 表示叶子，0 表示没有叶子，附加了 8 个节点 --> 8 位）。我现在要做的是返回一个叶子位置的数组。我当前的实现是使用一个while循环来确定是否设置了LSB。之后输入移位 1。所以我是这样做的：

int leafposition = _leafmask & _validmask;
int[] result = new int[8]; 
int arrayPosition = 0;
int iteration = 0;
while ( leafposition > 0 )
{
   iteration++; //nodes are not zero-indexed ... ?
   if ( (leafposition & 1) == 1 ) // LSB set?
   {
     result.SetValue( iteration, arrayPosition );
     arrayPosition++;
   };
   leafposition = leafposition >> 1;
}
return result;

这看起来并不优雅，并且有两件事令人不安：

• 这个 while 循环模仿了一个 for 循环
• 结果数组很可能小于 8 个值，但调整大小的成本很高

我希望结果类似于[2,4,6]42 (0010 1010)。

任何人都可以提供一个更优雅的仍然可读的解决方案吗？

---

结果

我正在使用我之前实现的八叉树叶计数函数将数组设置为适当的大小。

Answer 1

如果你追求代码简洁，我会使用这个：

int[] result = new int[8]; 
byte leafposition = 42;
int arrayPosition = 0;
for (int iteration = 0; iteration < 8; ++iteration)
    if ((leafposition & (1 << iteration)) != 0)
        result[arrayPosition++] = iteration + 1;   // one-indexed

如果您追求性能，我会使用预先填充的数组（包含 256 个条目）。您可以静态生成（在编译时）或延迟生成（在第一次调用您的方法之前）。

int[][] leaves =
{
    /* 00000000 */ new int[] { },
    /* 00000001 */ new int[] { 1 },
    /* 00000010 */ new int[] { 2 },
    /* 00000011 */ new int[] { 1, 2 },
    /* 00000100 */ new int[] { 3 },
    /* 00000101 */ new int[] { 1, 3 },
    /* 00000110 */ new int[] { 2, 3 },
    /* 00000111 */ new int[] { 1, 2, 3 },
    /* 00001000 */ new int[] { 4 },
    /* 00001001 */ new int[] { 1, 4 },
    /* ... */
};

byte leafposition = 42;
int[] result = leaves[leafposition];

编辑：如果您使用查找表并且可以负担一次性初始化（这将通过许多后续使用摊销），我建议动态创建它（而不是让您的源代码膨胀）。这是 LINQ 中的一些示例代码；您可以改用循环版本。

int[][] leaves = new int[256][];
for (int i = 0; i < 256; ++i)
    leaves[i] = Enumerable.Range(0, 8)
                          .Where(b => (i & (1 << b)) != 0)
                          .Select(b => b + 1)
                          .ToArray();

Answer 2

这是一个使用 __builtin_ffs 的 C 风格解决方案

int arrayPosition = 0;
unsigned int tmp_bitmap = original_bitfield;        
while (tmp_bitmap > 0) {
    int leafposition = __builtin_ffs(tmp_bitmap) - 1;
    tmp_bitmap &= (tmp_bitmap-1);
    result[arrayPosition++] = leafposition;
}

Answer 3

怎么样，

public static IEnumerable<int> LeafPositions(byte octet)
{
    for (var i = 1; octet > 0; octet >>= 1, i++)
    {
        if ((octet & 1) == 1)
        {
            yield return i;
        }
    }
}

或者，在我看来更容易阅读。

IEnumerable<int> LeafPositions(byte octet)
{
    if ((octet & 1) == 1) yield return 1;
    if ((octet & 2) == 2) yield return 2;
    if ((octet & 4) == 4) yield return 3;
    if ((octet & 8) == 8) yield return 4;
    if ((octet & 16) == 16) yield return 5;
    if ((octet & 32) == 32) yield return 6;
    if ((octet & 64) == 64) yield return 7;
    if ((octet & 128) == 128) yield return 8;
}

或者，走极端

IEnumerable<int> LeafPositions(byte octet)
{
    switch (octet)
    {
        case 1:
            yield return 1;
            break;

        case 2:
            yield return 2;
            break;

        case 3:
            yield return 1;
            yield return 2;
            break;

        ...

        case 255:
            yield return 1;
            yield return 2;
            yield return 3;
            yield return 4;
            yield return 5;
            yield return 6;
            yield return 7;
            yield return 8;
            break;
    }

    yield break;
}