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            posts - 4,  comments - 27,  trackbacks - 0
                 今天偶然看到一個講求較小值的帖子,讓我突然想起一年前一次折騰逆向工程的嘗試,當時用IDA進行反匯編,看到一串匯編代碼,非常精妙,最終發現僅僅是為了計算兩個整數的較小值。可現在非常努力的回憶,就是想不起來是怎么做的。
                 真的非常想再現那串算法,于是自己開始推敲。我來談談我推敲的過程。
                 命題:給定整數x,y,計算較小值m。
                 兩個數的差異,在于他們的差,于是想到計算z = x - y,我想也許可以利用這個中間值,利用一些巧妙的位運算求出,可是貌似還是比較困難。于是我打算重新理一下思路:
            可能出現的情況:(暫時忽略特殊情況 z = 0)
            1. x < y
                z < 0
                就是要找到一個函數f,滿足f(y , z) = x
            2. x > y
                z > 0
                就需要這個f不僅滿足1,而且滿足此時f(y , z) = y

                因為算法的目的是使用加減法、位運算這些基本運算,盡可能簡單的計算。所以我選擇了加法運算
                y + g(z) = x , z = x - y < 0;
                y + g(z) = y , z = x - y > 0;
                最終變成尋求一元函數g
                就是
                g(z) = z, z < 0
                g(z) = 0, z > 0
                也就是要找到一個一元分段函數,而且需要運算簡單,于是我想到了g(z) = (z >> 31) & z
                如果z < 0,z>>31得到的是FFFFFFFF,再與上一個z,還是z,
                如果z > 0,  z>>31得到的是0000000,最終還是0
                所以最終的算法是
                z = x - y
                m = ((z >> 31) & z) + y;
                這個算法應該跟當初看到的比較接近了。它的優點很顯然,全部是最基本的運算,而且不包含控制指令,而且完全可以直接由寄存器計算完成,效率很高。
               
                算法本身并非什么驚天地泣鬼神大算法,而且在編譯器里肯定會有自己做這樣的優化,其實最讓我欣慰的是我這次的思路,思路非常清晰,很久沒有動腦子的我,居然還能這么思考,我已經很高興了。其中主要包含兩種思想:分類討論、降低元數(降二元為一元)。這也是使用非常廣泛的方法了,前者主要幫助理清思路,后者主要降低復雜度。

            Updated:
                之前用的是z>>32,用gcc編譯會出現一個警告:
                right shift count >= width of type [enabled by default]
                但還不清楚會存在什么樣的隱患,所以改成31
            posted on 2011-08-22 23:58 夜風 閱讀(14527) 評論(16)  編輯 收藏 引用 所屬分類: 算法

            FeedBack:
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 09:33 | fuwutu
            牛鼻哄哄的算法敢驗證一下再發上來嗎?
            z = x - y
            m = (z >> 32) & z + y;
            C++里這m鐵定賦為0了。  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 11:20 | 哎喲,還要用戶名
            CMOVxx指令就可以了.  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 11:34 | 哎喲,還要用戶名2
            z>>31  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 19:21 | matrix42
            如果z < 0,z>>32得到的是FFFFFFFF

            有符號數右移有邏輯移位和算數移位兩種阿,與編譯器具體實現有關,你能保證移位結果就一定是FFFFFFFF啊???  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 19:47 | 夜風
            @matrix42
            既然是求差值,那z顯然需要一個有符號的整型,對有符號整型右移,是算術移位  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 19:52 | 夜風
            @fuwutu
            不知道你的理由是什么?沒有出現0的情況,不過少個括號倒是個問題,我忘記了&優先級低于+號,已經修正,謝謝關注  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 19:54 | 夜風
            @哎喲,還要用戶名2
            效果一樣,多一位少一位不影響  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 20:18 | 夜風
            @哎喲,還要用戶名2
            z >> 32用gcc編譯會有警告:
            right shift count >= width of type [enabled by default]
            雖然計算結果正確,但不知會有什么隱患,所以我已經改成31,謝謝關注  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-23 23:36 | dshe
            @夜風
            在C里面,移位偏移量大于等于類型寬度是undefined behavior。
            另外有符號數如果值為負數的話右移是implementation-de?ned,不能保證是算術右移
              回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法[未登錄]
            2011-08-24 19:40 | a

            既然已經有 ida 反匯編經驗,至少對常用的匯編指令有個大概了解。
            在x86下,最高效的求 兩個整數的最大值‘、最小值的指令應該是:
            cmp eax, ebx
            cmovg/cmovl eax,ebx

            再怎么高效的算法,在內嵌的機器指令面前都是浮云,


              回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-24 22:42 | 夜風
            @a
            也許是我強調得不太清楚,我的寫這文章的目的不在于向大家介紹算法本身,這些早已是成熟的算法,我只是從一個推理的角度,介紹我再現該算法的過程。結果不重要,實現也不重要,何必這么鉆牛角尖呢?難道文章的中心思想就如此難以把握?  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-24 22:42 | 夜風
            @a
            也許是我強調得不太清楚,我的寫這文章的目的不在于向大家介紹算法本身,這些早已是成熟的算法,我只是從一個推理的角度,介紹我再現該算法的過程。結果不重要,實現也不重要,何必這么鉆牛角尖呢?難道文章的中心思想就如此難以把握?  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法[未登錄]
            2011-08-25 17:01 | leo
            在vc下測試,右移32位,就是本身值。記得書上說,有些編譯器,在移位時,先對其取32的模。  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-08-29 10:59 | TTEE
            事實證明,這種算法效率最差,比if else慢50%以上。  回復  更多評論
              
            # re: min(x,y)高效算法
            2011-09-03 04:01 | 欲三更
            @TTEE
            那應該是編譯器把if else方法優化了。  回復  更多評論
              
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