计算 Ruby 中字节的奇偶校验

Question

在 Ruby 中计算一个字节是否具有奇数或偶数奇偶校验的最佳方法是什么？我有一个版本可以工作：

result = "AB".to_i(16).to_s(2).count('1').odd?
=> true

将数字转换为字符串并计算“1”似乎是计算奇偶校验的一种糟糕方法。还有更好的方法吗？

我希望能够计算 3DES 密钥的奇偶校验。最终，我想将偶数字节转换为奇数字节。

谢谢， 担

Answer 1

除非你现有的速度不够快，否则就保留它。清晰简洁，性能比你想象的还要好。

我们将针对数组查找（我测试过的最快方法）对所有内容进行基准测试：

ODD_PARITY = [
  false,
  true,
  true,
  ...
  true,
  false,
]

def odd_parity?(hex_string)
  ODD_PARITY[hex_string.to_i(16)]
end

• 数组查找以每秒 640,000 字节的速率计算奇偶校验。
• Bowsersenior 的 C 代码以每秒 640,000 字节的速率计算奇偶校验。
• 您的代码以每秒 284,000 字节的速率计算奇偶校验。
• Bowsersenior 的本机代码以每秒 171,000 字节的速率计算奇偶校验。
• Theo 的缩短代码以每秒 128,000 字节的速率计算奇偶校验。

Answer 2

您是否看过 RubyDES 库？这可能会消除您自己编写实现的需要。

要计算奇偶校验，您可以使用如下内容：

require 'rubygems'
require 'inline'  # RubyInline (install with `gem install RubyInline`)

class Fixnum
  # native ruby version: simpler but slow
  # algorithm from: 
  #   http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#ParityParallel      
  def parity_native
    (((self * 0x0101010101010101) & 0x8040201008040201) % 0x1FF) & 1
  end

  class << self
    # inline c version using RubyInline to create c extension
    # 4-5 times faster than native version
    # use as class method: 
    #   Fixnum.parity(0xAB)
    inline :C do |builder|
      builder.c <<-EOC
      int parity_c(int num) {  
        return (
            ((num * 0x0101010101010101ULL) & 0x8040201008040201ULL) % 0x1FF
          ) & 1;
      }
      EOC
    end
  end

  def parity
    self.class.parity_c(self)
  end

  def parity_odd?
    1 == parity
  end
  def parity_even?
    0 == parity
  end
end

0xAB.parity        # => 1 
0xAB.parity_odd?   # => true 
0xAB.parity_even?  # => false
(0xAB + 1).parity  # => 0

根据简单的基准测试，内联 c 版本比本机 ruby​​ 版本快 3-4 倍

require 'benchmark'
n = 10000
Benchmark.bm do |x|
  x.report("inline c") do
    n.times do 
      (0..255).map{|num| num.parity}
    end
  end

  x.report("native ruby") do
    n.times do 
      (0..255).map{|num| num.parity_native}
    end
  end
end
# inline c     1.982326s
# native ruby  7.044330s

Answer 3

具有 255 个条目的数组查找表可能是最快的“Ruby”解决方案。

在 CI 中会屏蔽和转移。或者，如果我有 SSE4，我会使用带有内联汇编器的 POPCNT 指令。如果您需要高性能，请用 C 编写一个本机扩展来执行上述任一操作。

http://en.wikipedia.org/wiki/SSE4

Answer 4

将您的原始解决方案与记忆一起使用怎么样？这只会为每个整数值计算一次。

class Fixnum
  # Using a class variable for simplicity, and because subclasses of
  # Fixnum—while very uncommon—would likely want to share it. 
  @@parity = ::Hash.new{ |h,i| h[i] = i.to_s(2).count('1').odd? }
  def odd_parity?
    @@parity[self]
  end
  def even_parity?
    !@@parity[self]
  end
end

"AB".to_i(16).odd_parity?
#=> true

Answer 5

x = 'AB'.to_i(16)
p = 0
until x == 0
  p += x & 1
  x = x >> 1
end
puts p # => 5

可以缩短为☺

x = 'AB'.to_i(16)
p = x & 1
p += x & 1 until (x >>= 1) == 0

如果你想要一些不可读的东西，

Answer 6

我将构建一个包含 16 个条目的表（作为 16 个字符的表），对应于字节的每个半字节。条目为 0,1,1,2,1,2,....4

要测试您的字节，

请屏蔽左侧半字节并进行查找，记住数字。
做。右移 4 并进行第二次查找，将结果数字与前一个数字相加以提供总和。

然后测试总和的低位。如果为1，则该字节为奇数，如果为0，则该字节为偶数。如果结果为偶数，则使用异或指令翻转高位。
这种查找方法比通过单次移位将字节中的位相加要快得多。

请给我发电子邮件，索要一个简单的函数来执行 8 字节的奇偶校验。 3DES 使用 3 组 8 字节。