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min(x,y)高效算法

編輯:關於C語言

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,就是想不起來是怎麼做的。
     真的非常想再現那串算法,於是自己開始推敲。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,在於他們的差,於是想到計算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。於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,於是我想到了g(z) = (z >> 31) & z
    如果z < 0,z>>32得到的是FFFFFFFF,再與上一個z,還是z,
    如果z > 0,  z>>32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。
   
    算法本身並非什麼驚天地泣鬼神大算法,而且在編譯器裡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,居然還能這麼思考,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,後者主要降低復雜度。

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麼樣的隱患,所以改成31

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