使用整数运算的平滑算法答案

【问题标题】：Smoothing algorithm using integer arithmetic使用整数运算的平滑算法
【发布时间】：2015-07-29 17:49:01
【问题描述】：

int smooth(int data, float filterVal, float smoothedVal) { 

  if (filterVal > 1) {
    filterVal = .99;
  }
  else if (filterVal <= 0) {
    filterVal = 0;
  }

  smoothedVal = (data * (1 - filterVal)) + (smoothedVal  *  filterVal);

  return (int)smoothedVal;
}

以下语句来自同一个教程，让我思考：

如果您需要更快的速度或想要避免浮点数，可以使用全整数数学轻松重写此函数。

事实是我确实想避免浮点数并提高速度，但我想知道：如何将其转换为整数算术？ Bit-banging 解决方案是一种奖励；o)

【问题讨论】：

有理数？
可能是fixed point math 在您的用例中派上用场。
@Aderis 乘以和除以 2 的幂通常更快，因为它可以用移位代替。
过滤算法有很多种，针对不同的需求有不同的响应。该函数返回int 所以我想知道它的输入值float smoothedVal 来自哪里。
@heltonbiker 嗯，不仅仅是链接的答案。我在我的平板电脑上，编写包含大量代码的答案很困难。让我们看看，也许我明天可以对文章中描述的内容进行简要汇编。你也可以自己写一个，没关系。

标签： c++ c arduino integer bit-manipulation

【解决方案1】：

一种简单的技术是通过将输入值乘以 10000 并将结果放入 int，在 int 中进行计算，然后将输出按比例缩放回 float用相同的因子除。

在您的功能中，您还需要使用相同的因素放大所有内容。

因子的选择取决于值的可能范围；你想避免高端溢出，低端不准确。如果你仔细想想，这个因素决定了你把小数点放在哪里：定点，而不是浮点。

因素可以是任何东西，不一定是100、1000等等，但627也可以。

如果您沿着这条路线走，您希望将尽可能多的代码转换为int，因为上述转换当然也需要时间。

为了说明我的观点，以下可能是：

#define FACTOR 10000  // Example value.
int smooth(int data, int filterVal, int smoothedVal)
{ 
    if (filterVal > FACTOR)
    {
        filterVal = FACTOR - 100;
    }
    else if (filterVal <= 0)
    {
        filterVal = 0;
    }

    smoothedVal = (data * (FACTOR - filterVal)) + (smoothedVal * filterVal);

    return smoothedVal;
}

您可能需要/想要检查溢出，...

【讨论】：

【解决方案2】：

//  ------------------------------------------------------------------
//  SMOOTHING WITH INTEGER VARIABLES  (CSHARP)
//  ------------------------------------------------------------------
Int32 Storage;
Int32 SmoothingINT(Int32 NewValue, Int32 Divisor) 
{
    Int32 AvgValue;
    //  ------------------------- Compute the output averaged value 
    AvgValue = Storage / Divisor;
    //  ------------------------- Add to storage the delta (New - Old)
    Storage += NewValue - AvgValue;
    //  -------------------------
    return AvgValue;
}

或者

' -------------------------------------------------------------------
' SMOOTHING WITH INTEGER VARIABLES  (VbNet)
' -------------------------------------------------------------------
Function SmoothingINT(ByVal NewValue As Int32, ByVal Divisor Int32) As Int32
    Dim AvgValue As Int32
    Static Storage As Int32
    ' -------------------------- Compute the output averaged value 
    AvgValue = Storage \ Divisor
    ' -------------------------- Add to storage the delta (New - Old)
    Storage += NewValue - AvgValue
    ' --------------------------
    Return AvgValue 
End Function

【讨论】：