用更快的方式从长截0代替% 10

Question

我希望从长值中“截断”0。

例如，对于长值"1234560000"，我想将最后的4个值降到123456，还需要知道掉了多少个0。

我可以通过% 10的操作来实现这一点：

void Main()
{
    Console.WriteLine(Truncate(1234560000));
}

public static long Truncate(long mantissa)
{
    int droppedZeros = 0;

    while (mantissa % 10 == 0)
    {
        mantissa /= 10;
        droppedZeros++;
    }

    return mantissa;
}

这段代码被调用了数百万次，性能非常关键，我正在寻找提高性能的方法，以在没有模块的情况下实现相同的性能(这可以用位移位来完成吗？)

在每个请求中，我添加了一些基准值，包括一个基准测试，它使用已知的编译时间常量执行除法，以展示模块操作的相对开销：

          Method |      Mean |     Error |    StdDev |    Median | Gen 0/1k Op | Gen 1/1k Op | Gen 2/1k Op | Allocated Memory/Op |
---------------- |----------:|----------:|----------:|----------:|------------:|------------:|------------:|--------------------:|
  DivideNoModulo |  1.863 ms | 0.0431 ms | 0.1272 ms |  1.855 ms |           - |           - |           - |                   - |
     ModuloBasic | 21.342 ms | 0.8776 ms | 2.5876 ms | 20.813 ms |           - |           - |           - |                   - |
   DivisionBasic | 18.159 ms | 1.7218 ms | 5.0768 ms | 15.937 ms |           - |           - |           - |                   - |
 DivisionSmarter |  7.510 ms | 0.5307 ms | 1.5649 ms |  7.201 ms |           - |           - |           - |                   - |
   ModuloSmarter |  8.517 ms | 0.1673 ms | 0.2886 ms |  8.531 ms |           - |           - |           - |                   - |
  StringTruncate | 42.370 ms | 1.7358 ms | 5.1181 ms | 40.566 ms |   1000.0000 |           - |           - |           8806456 B |

基准代码：

 [SimpleJob(RunStrategy.ColdStart, 1)]
    [MemoryDiagnoser]
    public class EncoderBenchmark
    {
        private long _mantissa;

        [Benchmark]
        public void DivideNoModulo()
        {
            for (var i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _mantissa = 12345600000000;

                _mantissa /= 100000000;
            }
        }

        [Benchmark]
        public void ModuloBasic()
        {
            for (var i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _mantissa = 12345600000000;

                while (_mantissa % 10 == 0)
                {
                    _mantissa /= 10;
                }
            }
        }

        [Benchmark]
        public void DivisionBasic()
        {
            for (var i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _mantissa = 12345600000000;

                for (;;)
                {
                    long temp = _mantissa / 10;
                    if (temp * 10 != _mantissa)
                        break;

                    _mantissa = temp;
                }
            }
        }


        [Benchmark]
        public void DivisionSmarter()
        {
            for (var i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _mantissa = 12345600000000;


                for (; ; )
                {
                    long temp = _mantissa / 1000000;
                    if (temp * 1000000 != _mantissa)
                        break;

                    _mantissa = temp;
                }

                for (; ; )
                {
                    long temp = _mantissa / 10;
                    if (temp * 10 != _mantissa)
                        break;

                    _mantissa = temp;
                }
            }
        }

        [Benchmark]
        public void ModuloSmarter()
        {
            for (var i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _mantissa = 12345600000000;

                while (_mantissa % 1000000 == 0)
                {
                    _mantissa /= 1000000;
                }

                while (_mantissa % 10 == 0)
                {
                    _mantissa /= 10;
                }
            }
        }

        [Benchmark]
        public void StringTruncate()
        {
            for (var i = 0; i < 100000; i++)
            {
                _mantissa = 12345600000000;

                _mantissa = long.Parse(_mantissa.ToString().TrimEnd('0'));
            }
        }
    }

Answer 1

用'%‘替换为'*’的速度要快一点

public static long T(long mantissa)
{
    if (mantissa == 0)
        return 0;

    int droppedZeros = 0;

    for (; ; )
    {
        long temp = mantissa / 1000000;
        if (temp * 1000000 != mantissa)
            break;

        mantissa = temp;
        droppedZeros += 6;
    }

    for (; ; )
    {
        long temp = mantissa / 1000;
        if (temp * 1000 != mantissa)
            break;

        mantissa = temp;
        droppedZeros += 3;
    }

    for (; ; )
    {
        long temp = mantissa / 10;
        if (temp * 10 != mantissa)
            break;

        mantissa = temp;
        droppedZeros++;
    }

    return mantissa;
}

Answer 2

您将很难使它有效地工作与位移位，因为这是理想的除以二，其中的10不是一个。

改进的一种可能性是使用多个循环来完成较大块的工作，例如：

if (mantissa != 0) {
    while (mantissa % 1000000 == 0) {
        mantissa /= 1000000;
        droppedZeros += 6;
    }
    while (mantissa % 1000 == 0) {
        mantissa /= 1000;
        droppedZeros += 3;
    }
    while (mantissa % 10 == 0) {
        mantissa /= 10;
        droppedZeros++;
    }
}

这通常会导致执行的指令较少，但是，与所有优化、度量一样，不要猜测！可能不值得获得所获得的好处(如果有的话)。

注意，我也捕捉到了mantissa == 0的情况，因为这将导致原始代码中有一个无限循环。

您可能需要考虑的另一种可能性是，如果您多次对同一项执行此操作。例如，假设您有一个整数集合，每次您需要处理其中一个整数时，您必须去掉并计数尾随零。

在这种情况下，您实际上可以用另一种方式存储它们。例如，考虑(伪代码)结构：

struct item:
    int originalItem
    int itemWithoutZeroes
    int zeroCount

基本上，每当您第一次收到一个项(如1234560000)，您就会立即将其转换为结构一次和一次。

{ 1234560000, 123456, 4 }

这提供了零去除项的缓存版本，因此您不必再计算它。

因此，如果您想要去除尾数，只需使用item.itemWithoutZeros。如果要输出原始形式的数字，可以使用item.originalItem。如果要计数零，请使用item.zeroCount。

显然，这将占用更多的存储空间，但您通常会发现优化是一种时间/空间的权衡。

Answer 3

更新您的Truncate逻辑如下。

public static long Truncate(long mantissa)
{
    if (mantissa == 0)
      return 0;
    var mantissaStr = mantissa.ToString();
    var mantissaTruncated = mantissaStr.TrimEnd('0');
    int droppedZeros = mantissaStr.Length - mantissaTruncated.Length;
    return Convert.ToInt64(mantissaTruncated);
}