在 numpy 中向前和向后位扫描

Question

我需要计算 numpy uint64 变量中尾随零和前导零的数量，所以现在我是这样做的：

# n > 0
n = np.uint64(100)
s = np.binary_repr(n)
trail_zeros = len(s) - len(s.rstrip('0'))
lead_zeros = 64 - len(s)

有没有不使用字符串的更好方法？优先考虑的是速度。谢谢！

Answer 1

我不确定以下代码的速度。但是你当然可以这样做，而不使用字符串。

n = np.uint64(100)
i=1
while((n>>np.uint64(i))%2==0):
    i+=1

trail_zeros=i

您将值 n 右移，直到得到奇数。完成的右移次数等于 trail_zeros.

Answer 2

lead_zeros = int(64-np.ceil(np.log2(n)))

因为len(s)等于ceil(log2(n))。这是纯算术运算，因此它可以被 numpy 完美矢量化，并且比编写自己的循环快得多。

性能

Answer 3

对于 [0,2**63) 中的数字，我们可以使用一些算术运算来获取其二进制格式的前导和尾随零，从而跳过字符串操作 -

def get_leading_trailing_zeros(n):
    a = (2**np.arange(64) & n)
    lead_zeros = 64-a.argmax()-1
    if n==0:
        trail_zeros = 1
    else:
        trail_zeros = (a==0).argmin()
    return lead_zeros,trail_zeros

在 numpy 中向前和向后位扫描

Bit scan forward and reverse in numpy

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