Numpy：检查数组中的某个位是否设置为 1 或 0？

Question

假设如下：

bitstring = numpy.random.random_integers(0,2**32,size=8).astype(numpy.uint32)

如何找出 256 位中的哪些位设置为 1？我知道了...但这很疯狂，不是吗？

maximum = (2**32)-1
for checkbit in range (256):
    yes = bool(numpy.bitwise_and((2**checkbit)%maximum, bitstring[  (  (checkbit // maximum) + checkbit % maximum ) // 32  ] ) )
    print 'bit', checkbit, 'set to', yes, 'in string', (  (checkbit // maximum) + checkbit % maximum ) // 32

我相信答案可能非常简单，但 google 一点帮助也没有，而且 this related question is referring only to bytes.

由于我需要执行此操作数十亿次，我想知道是否有一种 pythonic 方法可以使其尽可能快地运行。

Answer 1

您可以使用 bin

将 python 中的数字转换为二进制字符串

n = 4187390046
binary_str = bin(n)

产生

Out[7]: '0b11111001100101101000000001011110'

然后你可以在那个字符串中找到 1 的所有索引，类似

def find_ones(s):
    return [i - 2 for i, bit in enumerate(s) if bit == '1']

因为二进制字符串有前导0b你应该相应地调整值

Answer 2

您可以使用 [np.unpackbits]1，但您首先必须将数组视为 np.uint8，并注意了解系统的字节顺序如何影响你得到的结果：

>>> np.unpackbits(bitstring.view(np.uint8))
array([1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1,
       1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0,
       0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1,
       1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0,
       1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
       0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1,
       1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 0,
       1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1,
       0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
       1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0,
       0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0,
       0, 0, 0], dtype=uint8)

Answer 3

我不确定你是想计算“1”位的数量还是检查是否设置了特定位。

查一下，我想更简单的方法是：bool(n&(1<<b))，其中n是被测的数字，b是位（从0开始）。

要计算“1”位的个数，我想没有什么比查找更快的了table。例如，您可以使用 65k 内存并将 256 位分成 16 组，每组 16 位。然后，您在 table 中查找计数器的值。

为了生成 table，您可以使用任何其他提到的方法。例如：

table = [bin(i).count('1') for i in xrange(1<<16)]

然后，要计算位数，您可以将 table 中的值相加，例如：

n = 0x123456789123456789
cnt = 0
while n > 0:
    cnt += table[n%((1<<16)-1)]
    n >>= 16

如果你有足够的内存，你可以增加你的table。对于 32 位 table，您将需要 4GB 内存。这是处理与内存消耗的经典权衡。

Numpy：检查数组中的某个位是否设置为 1 或 0？

Numpy: check whether a bit is set to 1 or 0 in an array?

python

numpy

bit-manipulation

bit

bitstring