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c++ - 一些中间位与模式匹配的下一个最大整数？

coder 2024-02-20 原文

我的输入是:

  • 位掩码掩码宽度n和一些偏移量k >=0
  • 位模式 pattern 在位掩码有 1 的一些(但不一定是所有)位置有 1。
  • 一个整数val

我想找到下一个最大的整数result，这样:

  • result > val
  • result & mask == pattern

例如，假设 mask = 0xFF00 和 pattern = 0x0100。那么我们期待以下结果:

NextLargest(mask, pattern, 0x00000) => 0x00100
NextLargest(mask, pattern, 0x000FF) => 0x00100
NextLargest(mask, pattern, 0x010FE) => 0x001FF
NextLargest(mask, pattern, 0x010FF) => 0x10100

另一个例子——假设 mask = 0xF 和 pattern = 0xF。那么我们期望:

NextLargest(mask, pattern, 0x20) => 0x2F.

我尝试过类似“去掉 mask 关心的位，增加它，或者返回 pattern 并返回”之类的方法，但我一直在遇到边缘情况。这个问题有点像寻找某个整数的下一个最大倍数的泛化。

这是我到目前为止的尝试(可运行链接:https://ideone.com/AhXG5M):

#include <iostream>
using namespace std;

using uint32 = unsigned long;

uint32 NextLargest(int width, int offset, uint32 mask, uint32 pattern, uint32 val) {
    unsigned long long ret = (val + 1) & ~mask;
    if ((ret & ((1 << (offset + 1)) - 1)) == 0) {
        // "carry" across the mask
        ret += 1 << (offset + width);
    }
    return ret | pattern;
}

int main() {
    // your code goes here
    int width = 12;
    int offset = 4;

    uint32 significant_bits = (1 << (width + 1) - 1) << offset;
    uint32 wanted_bits = 0xFFF << offset;

    cout << hex;
    // want 0xFFF1 -- correct
    cout << NextLargest(width, offset, significant_bits, wanted_bits, 0) << endl;
    // want 0xFFF2 -- correct
    cout << NextLargest(width, offset, significant_bits, wanted_bits, 1) << endl;
    // want 0x1FFFF0 -- incorrect, get 0xFFF0
    cout << NextLargest(width, offset, significant_bits, wanted_bits, 0xF) << endl;

    return 0;
}

最佳答案

我没有对此进行测试，但以下算法应该有效(伪代码):

let mask, pattern, and val be inputs
let fls be function that finds last bit set in word
let ffs be function that finds first bit set in a word

let applied be (val & ~mask) | pattern
if applied is greater than val then
    return applied
let low_order_mask be (1 << ffs(mask)) - 1
if applied == val then
    let flipped_low be (~value & low_order_mask)
    if not flipped_low then
        return applied + 1 // no need to carry
// need to carry
let set_low_zero be applied & ~low_order_mask
let carry be 1 << (fls(mask) + 1)
return set_low_zero + carry

fls 和 ffs 由 POSIX 提供，但其他系统可能不提供。 SO 上有关于如何在需要时实现这些的答案。

关于c++ - 一些中间位与模式匹配的下一个最大整数？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/46064560/

amp43codepatternmaskc++bit-manipulation

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