我有一个 int16_t 的二维查找表。

int16_t my_array[37][73] = {{**DATA HERE**}}

我混合了从 int8_t 范围之上到 int8_t 范围之下的值，其中一些值会重复。我正在尝试减小此查找表的大小。

到目前为止，我所做的是将每个 int16_t 值拆分为两个 int8_t 值，以可视化浪费的字节。

int8_t part_1 = original_value >> 4;
int8_t part_2 = original_value & 0x0000FFFF;

// If the upper 4 bits of the original_value were empty         
if(part_1 == 0) wasted_bytes_count++;

我可以轻松删除浪费一个字节空间的零值 int8_t，我还可以删除重复值，但我的问题是如何删除这些值，同时保留基于两个索引的查找能力？

我考虑将其转换为一维数组，并在每个重复值后面添加一个数字，该数字表示已删除的重复项的数量，但我正在努力确定如何识别查找值和重复项数数。此外，通过去除被浪费的字节的零 int8_t 值，它变得更加复杂。

编辑:这个数组已经存储在 ROM 中。 RAM 比 ROM 更受限制，因此它已经存储在 ROM 中。

编辑:我将尽快为这个问题发布悬赏。我需要一个关于如何存储和检索信息的完整答案。只要我能得到相同的值，它就不需要是二维数组。

编辑:在下面添加实际数组:

{150,145,140,135,130,125,120,115,110,105,100,95,90,85,80,75,70,65,60,55,50,45,40,35,30,25,20,15,10,5,0,-4,-9,-14,-19,-24,-29,-34,-39,-44,-49,-54,-59,-64,-69,-74,-79,-84,-89,-94,-99,104,109,114,119,124,129,134,139,144,149,154,159,164,169,174,179,175,170,165,160,155,150}, \
{143,137,131,126,120,115,110,105,100,95,90,85,80,75,71,66,62,57,53,48,44,39,35,31,27,22,18,14,9,5,1,-3,-7,-11,-16,-20,-25,-29,-34,-38,-43,-47,-52,-57,-61,-66,-71,-76,-81,-86,-91,-96,101,107,112,117,123,128,134,140,146,151,157,163,169,175,178,172,166,160,154,148,143}, \
{130,124,118,112,107,101,96,92,87,82,78,74,70,65,61,57,54,50,46,42,38,34,31,27,23,19,16,12,8,4,1,-2,-6,-10,-14,-18,-22,-26,-30,-34,-38,-43,-47,-51,-56,-61,-65,-70,-75,-79,-84,-89,-94,100,105,111,116,122,128,135,141,148,155,162,170,177,174,166,159,151,144,137,130}, \
{111,104,99,94,89,85,81,77,73,70,66,63,60,56,53,50,46,43,40,36,33,30,26,23,20,16,13,10,6,3,0,-3,-6,-9,-13,-16,-20,-24,-28,-32,-36,-40,-44,-48,-52,-57,-61,-65,-70,-74,-79,-84,-88,-93,-98,103,109,115,121,128,135,143,152,162,172,176,165,154,144,134,125,118,111}, \
{85,81,77,74,71,68,65,63,60,58,56,53,51,49,46,43,41,38,35,32,29,26,23,19,16,13,10,7,4,1,-1,-3,-6,-9,-13,-16,-19,-23,-26,-30,-34,-38,-42,-46,-50,-54,-58,-62,-66,-70,-74,-78,-83,-87,-91,-95,100,105,110,117,124,133,144,159,178,160,141,125,112,103,96,90,85}, \
{62,60,58,57,55,54,52,51,50,48,47,46,44,42,41,39,36,34,31,28,25,22,19,16,13,10,7,4,2,0,-3,-5,-8,-10,-13,-16,-19,-22,-26,-29,-33,-37,-41,-45,-49,-53,-56,-60,-64,-67,-70,-74,-77,-80,-83,-86,-89,-91,-94,-97,101,105,111,130,109,84,77,74,71,68,66,64,62}, \
{46,46,45,44,44,43,42,42,41,41,40,39,38,37,36,35,33,31,28,26,23,20,16,13,10,7,4,1,-1,-3,-5,-7,-9,-12,-14,-16,-19,-22,-26,-29,-33,-36,-40,-44,-48,-51,-55,-58,-61,-64,-66,-68,-71,-72,-74,-74,-75,-74,-72,-68,-61,-48,-25,2,22,33,40,43,45,46,47,46,46}, \
{36,36,36,36,36,35,35,35,35,34,34,34,34,33,32,31,30,28,26,23,20,17,14,10,6,3,0,-2,-4,-7,-9,-10,-12,-14,-15,-17,-20,-23,-26,-29,-32,-36,-40,-43,-47,-50,-53,-56,-58,-60,-62,-63,-64,-64,-63,-62,-59,-55,-49,-41,-30,-17,-4,6,15,22,27,31,33,34,35,36,36}, \
{30,30,30,30,30,30,30,29,29,29,29,29,29,29,29,28,27,26,24,21,18,15,11,7,3,0,-3,-6,-9,-11,-12,-14,-15,-16,-17,-19,-21,-23,-26,-29,-32,-35,-39,-42,-45,-48,-51,-53,-55,-56,-57,-57,-56,-55,-53,-49,-44,-38,-31,-23,-14,-6,0,7,13,17,21,24,26,27,29,29,30}, \
{25,25,26,26,26,25,25,25,25,25,25,25,25,26,25,25,24,23,21,19,16,12,8,4,0,-3,-7,-10,-13,-15,-16,-17,-18,-19,-20,-21,-22,-23,-25,-28,-31,-34,-37,-40,-43,-46,-48,-49,-50,-51,-51,-50,-48,-45,-42,-37,-32,-26,-19,-13,-7,-1,3,7,11,14,17,19,21,23,24,25,25}, \
{21,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,22,21,20,18,16,13,9,5,1,-3,-7,-11,-14,-17,-18,-20,-21,-21,-22,-22,-22,-23,-23,-25,-27,-29,-32,-35,-37,-40,-42,-44,-45,-45,-45,-44,-42,-40,-36,-32,-27,-22,-17,-12,-7,-3,0,3,7,9,12,14,16,18,19,20,21,21}, \
{18,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,18,17,16,14,10,7,2,-1,-6,-10,-14,-17,-19,-21,-22,-23,-24,-24,-24,-24,-23,-23,-23,-24,-26,-28,-30,-33,-35,-37,-38,-39,-39,-38,-36,-34,-31,-28,-24,-19,-15,-10,-6,-3,0,1,4,6,8,10,12,14,15,16,17,18,18}, \
{16,16,17,17,17,17,17,17,17,17,17,16,16,16,16,16,16,15,13,11,8,4,0,-4,-9,-13,-16,-19,-21,-23,-24,-25,-25,-25,-25,-24,-23,-21,-20,-20,-21,-22,-24,-26,-28,-30,-31,-32,-31,-30,-29,-27,-24,-21,-17,-13,-9,-6,-3,-1,0,2,4,5,7,9,10,12,13,14,15,16,16}, \
{14,14,14,15,15,15,15,15,15,15,14,14,14,14,14,14,13,12,11,9,5,2,-2,-6,-11,-15,-18,-21,-23,-24,-25,-25,-25,-25,-24,-22,-21,-18,-16,-15,-15,-15,-17,-19,-21,-22,-24,-24,-24,-23,-22,-20,-18,-15,-12,-9,-5,-3,-1,0,1,2,4,5,6,8,9,10,11,12,13,14,14}, \
{12,13,13,13,13,13,13,13,13,13,13,13,12,12,12,12,11,10,9,6,3,0,-4,-8,-12,-16,-19,-21,-23,-24,-24,-24,-24,-23,-22,-20,-17,-15,-12,-10,-9,-9,-10,-12,-13,-15,-17,-17,-18,-17,-16,-15,-13,-11,-8,-5,-3,-1,0,1,1,2,3,4,6,7,8,9,10,11,12,12,12}, \
{11,11,11,11,11,12,12,12,12,12,11,11,11,11,11,10,10,9,7,5,2,-1,-5,-9,-13,-17,-20,-22,-23,-23,-23,-23,-22,-20,-18,-16,-14,-11,-9,-6,-5,-4,-5,-6,-8,-9,-11,-12,-12,-12,-12,-11,-9,-8,-6,-3,-1,0,0,1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,11,11}, \
{10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,10,9,9,9,7,6,3,0,-3,-6,-10,-14,-17,-20,-21,-22,-22,-22,-21,-19,-17,-15,-13,-10,-8,-6,-4,-2,-2,-2,-2,-4,-5,-7,-8,-8,-9,-8,-8,-7,-5,-4,-2,0,0,1,1,1,2,2,3,4,5,6,7,8,9,10,10,10}, \
{9,9,9,9,9,9,9,10,10,9,9,9,9,9,9,8,8,6,5,2,0,-4,-7,-11,-15,-17,-19,-21,-21,-21,-20,-18,-16,-14,-12,-10,-8,-6,-4,-2,-1,0,0,0,-1,-2,-4,-5,-5,-6,-6,-5,-5,-4,-3,-1,0,0,1,1,1,1,2,3,3,5,6,7,8,8,9,9,9}, \
{9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,9,8,8,8,8,7,5,4,1,-1,-5,-8,-12,-15,-17,-19,-20,-20,-19,-18,-16,-14,-11,-9,-7,-5,-4,-2,-1,0,0,1,1,0,0,-2,-3,-3,-4,-4,-4,-3,-3,-2,-1,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,5,6,7,8,8,9,9}, \
{9,9,9,8,8,8,9,9,9,9,9,8,8,8,8,7,6,5,3,0,-2,-5,-9,-12,-15,-17,-18,-19,-19,-18,-16,-14,-12,-9,-7,-5,-4,-2,-1,0,0,1,1,1,1,0,0,-1,-2,-2,-3,-3,-2,-2,-1,-1,0,0,0,0,0,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,8,9}, \
{8,8,8,8,8,8,9,9,9,9,9,9,8,8,8,7,6,4,2,0,-3,-6,-9,-12,-15,-17,-18,-18,-17,-16,-14,-12,-10,-8,-6,-4,-2,-1,0,0,1,2,2,2,2,1,0,0,-1,-1,-1,-2,-2,-1,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,8}, \
{8,8,8,8,9,9,9,9,9,9,9,9,9,8,8,7,5,3,1,-1,-4,-7,-10,-13,-15,-16,-17,-17,-16,-15,-13,-11,-9,-6,-5,-3,-2,0,0,0,1,2,2,2,2,1,1,0,0,0,-1,-1,-1,-1,-1,0,0,0,0,-1,-1,-1,-1,-1,0,0,1,3,4,5,7,7,8}, \
{8,8,9,9,9,9,10,10,10,10,10,10,10,9,8,7,5,3,0,-2,-5,-8,-11,-13,-15,-16,-16,-16,-15,-13,-12,-10,-8,-6,-4,-2,-1,0,0,1,2,2,3,3,2,2,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,-1,-1,-2,-2,-2,-2,-2,-1,0,0,1,3,4,6,7,8}, \
{7,8,9,9,9,10,10,11,11,11,11,11,10,10,9,7,5,3,0,-2,-6,-9,-11,-13,-15,-16,-16,-15,-14,-13,-11,-9,-7,-5,-3,-2,0,0,1,1,2,3,3,3,3,2,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,-1,-1,-2,-3,-3,-4,-4,-4,-3,-2,-1,0,1,3,5,6,7}, \
{6,8,9,9,10,11,11,12,12,12,12,12,11,11,9,7,5,2,0,-3,-7,-10,-12,-14,-15,-16,-15,-15,-13,-12,-10,-8,-7,-5,-3,-1,0,0,1,2,2,3,3,4,3,3,3,2,2,1,1,1,0,0,0,0,-1,-2,-3,-4,-4,-5,-5,-5,-5,-4,-2,-1,0,2,3,5,6}, \
{6,7,8,10,11,12,12,13,13,14,14,13,13,11,10,8,5,2,0,-4,-8,-11,-13,-15,-16,-16,-16,-15,-13,-12,-10,-8,-6,-5,-3,-1,0,0,1,2,3,3,4,4,4,4,4,3,3,3,2,2,1,1,0,0,-1,-2,-3,-5,-6,-7,-7,-7,-6,-5,-4,-3,-1,0,2,4,6}, \
{5,7,8,10,11,12,13,14,15,15,15,14,14,12,11,8,5,2,-1,-5,-9,-12,-14,-16,-17,-17,-16,-15,-14,-12,-11,-9,-7,-5,-3,-1,0,0,1,2,3,4,4,5,5,5,5,5,5,4,4,3,3,2,1,0,-1,-2,-4,-6,-7,-8,-8,-8,-8,-7,-6,-4,-2,0,1,3,5}, \
{4,6,8,10,12,13,14,15,16,16,16,16,15,13,11,9,5,2,-2,-6,-10,-13,-16,-17,-18,-18,-17,-16,-15,-13,-11,-9,-7,-5,-4,-2,0,0,1,3,3,4,5,6,6,7,7,7,7,7,6,5,4,3,2,0,-1,-3,-5,-7,-8,-9,-10,-10,-10,-9,-7,-5,-4,-1,0,2,4}, \
{4,6,8,10,12,14,15,16,17,18,18,17,16,15,12,9,5,1,-3,-8,-12,-15,-18,-19,-20,-20,-19,-18,-16,-15,-13,-11,-8,-6,-4,-2,-1,0,1,3,4,5,6,7,8,9,9,9,9,9,9,8,7,5,3,1,-1,-3,-6,-8,-10,-11,-12,-12,-11,-10,-9,-7,-5,-2,0,1,4}, \
{4,6,8,11,13,15,16,18,19,19,19,19,18,16,13,10,5,0,-5,-10,-15,-18,-21,-22,-23,-22,-22,-20,-18,-17,-14,-12,-10,-8,-5,-3,-1,0,1,3,5,6,8,9,10,11,12,12,13,12,12,11,9,7,5,2,0,-3,-6,-9,-11,-12,-13,-13,-12,-11,-10,-8,-6,-3,-1,1,4}, \
{3,6,9,11,14,16,17,19,20,21,21,21,19,17,14,10,4,-1,-8,-14,-19,-22,-25,-26,-26,-26,-25,-23,-21,-19,-17,-14,-12,-9,-7,-4,-2,0,1,3,5,7,9,11,13,14,15,16,16,16,16,15,13,10,7,4,0,-3,-7,-10,-12,-14,-15,-14,-14,-12,-11,-9,-6,-4,-1,1,3}, \
{4,6,9,12,14,17,19,21,22,23,23,23,21,19,15,9,2,-5,-13,-20,-25,-28,-30,-31,-31,-30,-29,-27,-25,-22,-20,-17,-14,-11,-9,-6,-3,0,1,4,6,9,11,13,15,17,19,20,21,21,21,20,18,15,11,6,2,-2,-7,-11,-13,-15,-16,-16,-15,-13,-11,-9,-7,-4,-1,1,4}, \
{4,7,10,13,15,18,20,22,24,25,25,25,23,20,15,7,-2,-12,-22,-29,-34,-37,-38,-38,-37,-36,-34,-31,-29,-26,-23,-20,-17,-13,-10,-7,-4,-1,2,5,8,11,13,16,18,21,23,24,26,26,26,26,24,21,17,12,5,0,-6,-10,-14,-16,-16,-16,-15,-14,-12,-10,-7,-4,-1,1,4}, \
{4,7,10,13,16,19,22,24,26,27,27,26,24,19,11,-1,-15,-28,-37,-43,-46,-47,-47,-45,-44,-41,-39,-36,-32,-29,-26,-22,-19,-15,-11,-8,-4,-1,2,5,9,12,15,19,22,24,27,29,31,33,33,33,32,30,26,21,14,6,0,-6,-11,-14,-15,-16,-15,-14,-12,-9,-7,-4,-1,1,4}, \
{6,9,12,15,18,21,23,25,27,28,27,24,17,4,-14,-34,-49,-56,-60,-60,-60,-58,-56,-53,-50,-47,-43,-40,-36,-32,-28,-25,-21,-17,-13,-9,-5,-1,2,6,10,14,17,21,24,28,31,34,37,39,41,42,43,43,41,38,33,25,17,8,0,-4,-8,-10,-10,-10,-8,-7,-4,-2,0,3,6}, \
{22,24,26,28,30,32,33,31,23,-18,-81,-96,-99,-98,-95,-93,-89,-86,-82,-78,-74,-70,-66,-62,-57,-53,-49,-44,-40,-36,-32,-27,-23,-19,-14,-10,-6,-1,2,6,10,15,19,23,27,31,35,38,42,45,49,52,55,57,60,61,63,63,62,61,57,53,47,40,33,28,23,21,19,19,19,20,22}, \
{168,173,178,176,171,166,161,156,151,146,141,136,131,126,121,116,111,106,101,-96,-91,-86,-81,-76,-71,-66,-61,-56,-51,-46,-41,-36,-31,-26,-21,-16,-11,-6,-1,3,8,13,18,23,28,33,38,43,48,53,58,63,68,73,78,83,88,93,98,103,108,113,118,123,128,133,138,143,148,153,158,163,168}, \

感谢您的宝贵时间。

最佳答案

我看到您的数组压缩有几个选项。

1。分离 8 位和 1 位数组

您可以将数组分成两部分:第一个存储原始数组的 8 个低位，如果值不适合 8 位，则第二个存储“1”，否则存储“0”。这将占用每个值 9 位(与 nightcracker 方法中的空间相同，但更简单一些)。要从这两个数组中读取值，请执行以下操作:

int8_t array8[37*73] = {...};
uint16_t array1[(37*73+15)/16] = {...};
size_t offset = 37 * x + y;
int16_t item = static_cast<int16_t>(array8[offset]); // sign extend
int16_t overflow = ((array1[offset/16] >> (offset%16)) & 0x0001) << 7;
item ^= overflow;

2。近似值

如果您可以使用一些有效计算的函数(如多项式或指数)来近似您的数组，则您可以在数组中仅存储您的值与近似值之间的差异。这可能只需要每个值 8 位甚至更少。

3。增量编码

如果您的数据足够平滑，除了应用前面的任何一种方法外，您还可以存储一个较短的表，其中仅包含部分数据值和其他表，仅包含所有值之间的差异，第一个表中不存在，并且第一个表中的值。这需要每个值的位数更少。

例如，您可以存储每五分之一的值和其他值的差异:

  Original array: 0 0 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7
     Short array: 0         2         3         5         6         6
Difference array:   0 1 1 2   0 0 0 1   0 1 1 2   0 0 0 1   0 0 0 0   0 1 1 1

或者，您可以使用与先前值的差异，这需要每个值的位数更少:

  Original array: 0 0 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 4 4 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 7 7 7
     Short array: 0         2         3         5         6         6
     Delta array:   0 1 0 1   0 0 0 1   0 1 0 1   0 0 0 1   0 0 0 0   0 1 0 0

如果一组 delta 值完全适合 int16_t，则可以使用按位运算有效地实现使用 delta 数组的方法。

初始化

对于选项#2，可以使用预处理器。对于其他选项，预处理器是可能的，但可能不是很方便(预处理器不是很好处理长值列表)。预处理器和可变参数模板的某种组合可能会更好。或者使用一些文本处理脚本可能更容易。

更新

查看实际数据后，我可以说更多细节。选项 #2(近似)对您的数据不是很方便。选项#1 似乎更好。或者您可以使用 Mark Ransom 或 nightcracker 的方法。没关系，哪一个 - 在所有情况下，您都可以节省 16 位中的 7 位。

选项#3(Delta 编码)可以节省更多空间。它不能直接使用，因为在数组的某些单元格中数据会突然发生变化。但是，据我所知，这些大的变化对于每一行最多发生一次。这可以通过一个额外的列来实现，该列具有完整的数据值和增量数组中的一个特殊值。

我注意到，(忽略这些突然变化)相邻值之间的差异永远不会超过 +/- 32。这需要 6 位来编码每个增量值。这意味着每个值 6.6 位。 58% 压缩。大约 2400 字节。 (不多，但比您评论中的 2464K 好一点)。

阵列的中间部分更加平滑。每个值只需要 5 位即可单独对其进行编码。这可能会多节省 300..400 字节。或许将这个数组分成几个部分并对每个部分进行不同的编码是个好主意。

关于c++优化整数数组，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/9674636/