位操作与计算:低级算法探析

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"Matters Computational: ideas, algorithms, source code" 本书《Matters Computational》由Jörg Arndt编写,是一本关于计算理论和技术的工作进展文档。作者在书中分享了他在算法和源代码方面的深入见解。书中强调这是一部未完成的作品,并提示读者查阅文档开头的“重要备注”。当前版本为2009年8月5日的初稿,但作者提供了最新的版本和配套软件的在线链接。 书的内容涵盖了低级算法,特别是位操作相关的技巧。位操作是计算机科学的基础,对于优化程序性能和理解计算机底层工作原理至关重要。书中详细介绍了以下几个方面的内容: 1. 位琐事:涵盖了一些基础的位操作知识。 2. 单位位操作:讨论如何对单个二进制位进行操作。 3. 低位或字块操作:处理二进制数的最低位或一组位。 4. 近转换位的位提取:找到接近翻转状态的位或位块。 5. 单个置位位的索引:计算一个设置为1的位的索引位置。 6. 高位或字块操作:处理二进制数的最高位或一组位。 7. 基于2的对数相关函数:与二进制对数有关的操作。 8. 计算位和字块的数量:统计二进制数中1或0的个数。 9. 位集表示法:将词(word)用作位集合的用途。 10. i-th置位位的索引:快速查找第i个设置为1的位。 11. 分支避免技术:提高代码效率,减少分支指令的使用。 12. 位旋转:二进制数的位向左或向右移动。 13. 二进制项链:一种用于表示和操作二进制序列的概念。 14. 位反转:如何倒序二进制数的位。 15. 位压缩:将多个位打包到一个较小的位空间中。 16. 灰度码和奇偶校验:一种位编码方式,用于无中断的顺序变化。 17. 位序列:特定的位模式和它们的性质。 18. 灰度码的幂:灰度码的乘幂运算。 19. 可逆的单词变换:允许位操作后恢复原位序列的方法。 这些章节详细探讨了位操作的各种方面,不仅包括基本操作,还包括更高级的主题,如位压缩、位序列和可逆变换。对于那些想要深入理解计算机内部运作机制,或者希望优化低级代码性能的开发者来说,这本书是一个宝贵的资源。