除数为2的N次方取模可以用与运算替代,效率更高

2024-03-17 17:18

本文主要是介绍除数为2的N次方取模可以用与运算替代,效率更高,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

取模运算在包括JAVA在内的大多数语言中的效率都十分低下,而当除数为2的N次方时,取模运算将退化为最简单的位运算,其效率明显提升(按照Bruce Eckel给出的数据,大约可以提升5~8倍) 。看看JDK中是如何实现的:

Java代码:
  1. static int indexFor(int h, int length) {   
  2.     return h & (length-1);   
  3. }  
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}


当key空间长度为2的N次方时,计算hashCode为h的元素的索引可以用简单的与操作来代替笨拙的取模操作!假设某个对象的hashCode为35(二进制为100011),而hashMap采用默认的initialCapacity(16),那么indexFor计算所得结果将会是100011 & 1111 = 11,即十进制的3,是不是恰好是35 Mod 16。

上面的方法有一个问题,就是它的计算结果仅有对象hashCode的低位决定,而高位被统统屏蔽了;以上面为例,19(10011)、35(100011)、67(1000011)等就具有相同的结果。针对这个问题, Joshua Bloch采用了“防御性编程”的解决方法,在使用各对象的hashCode之前对其进行二次Hash,参看JDK中的源码:

Java代码:
  1. static int hash(Object x) {   
  2.         int h = x.hashCode();   
  3.         h += ~(h << 9);   
  4.         h ^=  (h >>> 14);   
  5.         h +=  (h << 4);   
  6.         h ^=  (h >>> 10);   
  7.         return h;   
  8.     }  
static int hash(Object x) {
int h = x.hashCode();
h += ~(h << 9);
h ^=  (h >>> 14);
h +=  (h << 4);
h ^=  (h >>> 10);
return h;
}


采用这种旋转Hash函数的主要目的是让原有hashCode的高位信息也能被充分利用,且兼顾计算效率以及数据统计的特性,其具体的原理已超出了本文的领域。

加快Hash效率的另一个有效途径是编写良好的自定义对象的HashCode,String的实现采用了如下的计算方法:

Java代码:
  1. for (int i = 0; i < len; i++) {   
  2. h = 31*h + val[off++];   
  3. }   
  4. hash = h;  
for (int i = 0; i < len; i++) {
h = 31*h + val[off++];
}
hash = h;


这种方法HashCode的计算方法可能最早出现在Brian W. Kernighan和Dennis M. Ritchie的《The C Programming Language》中,被认为是性价比最高的算法(又被称为times33算法,因为C中乘数常量为33,JAVA中改为31),实际上,包括List在内的大多数的对象都是用这种方法计算Hash值。

这篇关于除数为2的N次方取模可以用与运算替代,效率更高的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/819606

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