位数组在范围内更改位

本文关键字：数组 范围内 | 更新日期: 2023-09-27 17:59:44

如何确保从位数组更改位时，位数组值保持在某个范围内。

例：

给定范围 [-5.12， 5.12] 和

a = 0100000000000000011000100100110111010010111100011010100111111100 ( = 2.048(

通过在随机位置更改位，我需要确保新值保持在给定范围内。

位数组在范围内更改位

我不是 100% 确定你在做什么，这个答案假设您当前将a存储为 64 位值 ( long (。以下代码可能有助于为您指明正确的方向。

const double minValue = -5.12;
const double maxValue = 5.12;
var initialValue = Convert.ToInt64("100000000000000011000100100110111010010111100011010100111111100", 2);
var changedValue = ChangeRandomBit(initialValue); // However you're doing this
var changedValueAsDouble = BitConverter.Int64BitsToDouble(initialValue);
if ((changedValueAsDouble < minValue) || (changedValueAsDouble > maxValue))
{
    // Do something
}

它看起来像double(64位，结果有小数点(。

如您所知，它具有符号位，指数和分数，因此您不能更改随机位并且仍然在该范围内具有值，但有一些例外：

  • 如果您的范围是 [-x;+x](相同的 x(，则可以毫无问题地更改符号位;
  • 更改指数或分数将需要检查新的值范围，但：
  • 将分数位的指数从 1 更改为 0 将使|a|更少。

我不知道你想达到什么目的，愿意分享吗？也许您正在尝试验证或纠正某些内容，那么您可以看看这个。

这是一个扩展方法，如果浮点数的新值超出给定范围，则撤消设置位(这只是一个例子，它依赖于 BitArray 持有浮点数而不进行检查，这非常可怕，所以只需破解一个解决方案，包括更改为双精度(：

static class Extension
{
    public static void SetFloat(this BitArray array, int index, bool value, float min, float max)
    {
        bool old = array.Get(index);
        array.Set(index, value);
        byte[] bytes = new byte[4];
        array.CopyTo(bytes, 0);
        float f = BitConverter.ToSingle(bytes, 0);
        if (f < min || f > max)
            array.Set(index, old);
    }
}

使用示例：

static void Main(string[] args)
{
    float f = 2.1f;
    byte[] bytes = System.BitConverter.GetBytes(f);
    BitArray array = new BitArray(bytes);
    array.Set(20, true, -5.12f, 5.12f);
}

如果你真的可以限制你的精度，那么这将容易得多。例如，给定范围：

[-5.12, 5.12]

如果我将 5.12 乘以 100，我得到

[-512, 512]

当然，二进制中的整数 512 是：

1000000000

所以现在你知道你可以设置前 9 位中的任何一个，如果第 10 位是0，你就会< 512。如果设置第 10 位，则必须将所有其他位设置为 0。通过一点额外的努力，这也可以扩展到处理 2 的补码负值(尽管，我可能倾向于将它们转换为正值(

现在，如果您确实需要容纳 3 d.p. 的 2.048 ，那么您需要将所有值乘以 1000 而不是，这会有点困难，因为二进制中的5120是1010000000000

您知道，如果 MSB 为 0，则可以对除最高有效位 (MSB( 之外的所有内容执行任何操作。在这种情况下，如果 MSB 为 1，但接下来的 2 位为 0，则可以对剩余位执行任何操作。

直接处理IEEE-754浮点格式的数字所涉及的逻辑可能会很痛苦。

或者你可以采用"改变值然后测试它"的方法，如果它超出范围，请返回并重试。这可能适合(在实践中(，但不能保证退出。

最后一个想法，根据你在做什么，你可能还想看看格雷码。格雷码的想法是使每个值仅相拆 1 位。对于自然编码的二进制文件，MSB的翻转对最终值的影响比LSB的翻转大几个数量级。

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