添加 2 个或更多十进制/十六进制/二进制数组的最有效方法

Question

假设我在 dart 中有一个字符串“compute”，

String = "计算机";

它在数组中有一些二进制/十六进制/十进制值表示

二进制 = [01100011 01101111 01101101 01110000 01110101 01110100 01100101 01110010]

十六进制 = [63 6F 6D 70 75 74 65 72]

十进制 = [99 111 109 112 117 116 101 114]

以编程方式获取每 4 个字节 (Dword) 总和的最佳方法是什么？

二进制计算数组

  01100011 01101111 01101101 01110000

+ 01110101 01110100 01100101 01110010

(          sum here                  )

如果字符串增长，例如“这是计算机”，它仍然必须获取每 4 个字节的总和

ASCII - 这是计算机

十六进制 - 74 68 69 73 20 69 73 20 63 6F 6D 70 75 74 65 72

二进制 - 01110100 01101000 01101001 01110011 00100000 01101001 01110011 00100000 01100011 01101111 01101101 01110000 01110101 01110100 01100101 01110010

十进制 - 116 104 105 115 32 105 115 32 99 111 109 112 117 116 101 114

二进制计算数组

  01110100 01101000 01101001 01110011

  00100000 01101001 01110011 00100000

  01100011 01101111 01101101 01110000

+ 01110101 01110100 01100101 01110010

(          sum here                  )

Answer 1

如果我们假设输入是 8 位字母（例如，仅 ASCII），那么我会这样做：

import "dart:typed_data";
int sumOfFourChars(String input) {
  var bytes = Uint8List((input.length + 3) & ~3); // round up to multiple of 4.
  bytes.setRange(0, input.length, input.codeUnits);
  var words = bytes.buffer.asUint32List();
  return words.fold<int>(0, (a, b) => a + b) & 0xFFFFFFFF; // If you want to drop overflows.
}

已针对可读性和简洁性进行了优化。如果追求性能，我可能会在本地计算总和：

  var result = 0;
  for (var i = 0; i < words.length; i++) result += words[i];
  return result;

这个总和使用平台字节序（通常是英特尔芯片上的小字节序）。如果你需要不同平台上的结果相同，你可能想用ByteData代替，这样你就可以控制字节序：

  var words = bytes.buffer.asByteData();
  var result = 0;
  for (var i = 0; i < words.lengthInBytes; i += 4) {
    result += words.getUint32(i, Endian.little);
  }
  return result;

这些方法都依赖于首先将字节复制到类型化数据列表中。 为避免这种情况，您可以自己做。

int sumOfFourChars(String input) {
  var result = 0;
  var i = 0;
  while (i + 4 <= input.length) {
    result += input.codeUnitAt(i);
    result += input.codeUnitAt(i + 1) << 8;
    result += input.codeUnitAt(i + 2) << 16;
    result += input.codeUnitAt(i + 3) << 24;
    i += 4;
  }
  if (i < input.length) {
    result += input.codeUnitAt(i);
    if (i + 1 < input.length) {
      result += input.codeUnitAt(i + 1) << 8;
      if (i + 2 < input.length) {
        result += input.codeUnitAt(i + 2) << 16;
      }
    }
  }
  return result & 0xFFFFFFFF;
}

这仍然假定所有字符都是字节（否则您可能需要转换为 UTF-8）。

依赖计算移位的替代方案（英特尔 CPU 传统上会慢一点）是：

int sumOfFourChars(String input) {
  var result = 0;
  var shift = 0;
  for (var i = 0; i < input.length; i++) {
    result = result + (input.codeUnitAt(i) << shift) & 0xFFFFFFFF;
    shift = (shift + 8) & 0x1f;
  }
  return result;
}

需要针对真实数据和目标平台测量实际性能。我自己可能会选择最后一个，因为代码简洁本身就是一个优势，并且只有在测量表明代码成为实践中的瓶颈之后才会做一些更复杂的事情。

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如果想要的结果是一个四字节数组，其中每个字节是独立添加的（不会溢出到下一个字节），最简单的方法是：

Uint8List addFourBytes(Uint8List input) {
  var result = Uint8List(4);
  for (var i = 0; i < input.length; i++) result[i & 3] += input[i];
  return result;
}

使用 SIMD 操作可能会比这更快，但 Dart 不提供任何 Uint8x16 类型，就像它提供 Int32x4 一样，所以它不是直接支持的东西，