优化布尔逻辑树评估
我有很多真/假结果保存为
long[]
数组中的位。我确实拥有大量的这些(数百万和数百万的长)。
例如,假设我只有五个结果,我会:
+----- condition 5 is true
|
|+---- condition 4 is false
||
||+--- condition 3 is true
|||
|||+-- condition 2 is true
||||
||||+- condition 1 is false
10110
我也有一些树代表如下的语句:
condition1 AND (condition2 OR (condition3 AND condition 4))
树很简单但很长。它们基本上看起来像这样(下面是过于简单化,只是为了展示我所拥有的):
class Node {
int operator();
List<Node> nodes;
int conditionNumber();
}
基本上,Node是一个叶子,然后有一个条件号(匹配long []数组中的一个位)或者Node不是叶子,因此引用了几个子节点。
它们很简单,但它们允许表达复杂的布尔表达式。它很棒。
到目前为止一切都很好,一切都很好。但是我确实有一个问题:我需要评估很多表达式,确定它们是真还是假。基本上我需要对一个问题进行一些暴力计算,而这个问题除了暴力破解之外还没有比这更好的解决方案。
所以我需要走树然后回答true
或false
,具体取决于树的内容和long[]
的内容。
我需要优化的方法如下所示:
boolean solve( Node node, long[] trueorfalse ) {
...
}
在第一次调用时,node
是根节点,然后显然是子节点(递归,solve
方法调用自身)。
知道我只会有几棵树(可能高达一百只左右),但要检查数百万甚至数百万ѭ,我可以采取哪些步骤来优化它?
明显的递归解决方案传递参数((子)树和long [],我可以通过不将它作为参数传递来摆脱long[]
)并且对于所有递归调用等都很慢。我需要检查哪个运算符使用(AND或OR或NOT等)并且涉及很多if / else或switch语句。
我不是在寻找另一种算法(没有)所以我不是在寻找从O(x)到O(y)的地方,其中y小于x。
我正在寻找的是“倍x”加速:如果我能编写速度提高5倍的代码,那么我将获得5倍的加速,就是这样,我会非常满意它。
我现在看到的唯一增强 - 我认为与现在相比,它将是一个巨大的“倍x”加速 - 将为每个树生成字节码并将每个树的逻辑硬编码到一个类中。它应该工作得很好,因为我只会有一百棵左右的树(但是树木没有修复:我事先无法知道树木会是什么样子,否则简单地手动硬编码每棵树都是微不足道的)。
除了为每棵树生成字节码之外还有什么想法?
现在,如果我想尝试字节码生成路由,我应该怎么做呢?
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耐钨徒
淑灯
因此,op将是4的倍数来选择您的操作AND,OR,XOR等,您可以为所有可能的答案创建查找表。如果此表足够小,您可以将其编码为单个值,并使用右移和掩码来选择输出位:
这将是评估大量这些的最快方法。当然,您必须将多个输入的操作拆分为树,其中每个节点只有2个输入。然而,没有简单的方法可以将其短路。您可以将树转换为一个列表,其中每个项目包含操作编号和指向2个输入和输出的指针。一旦进入列表形式,您可以使用单个循环非常快速地吹过一行一百万次。 对于小树,这是一个胜利。对于较短的短路树,它可能不是一个胜利,因为需要评估的分支平均数从2到1.5,这对于大树来说是一个巨大的胜利。因人而异。 编辑: 再想一想,你可以使用类似跳过列表的东西来实现短路。每个操作(节点)将包括比较值和跳过计数。如果结果与比较值匹配,则可以绕过下一个跳过计数值。因此,列表将从树的深度优先遍历创建,并且第一个子项将包括等于另一个子的大小的跳过计数。这为每个节点评估带来了更多的复杂性,但允许短路。仔细实施可以在没有任何条件检查的情况下进行(想想跳过计数的1或0倍)。
桔马牛
每当树木发生变化时,都可以动态编译,并且加载得到的字节代码/ dll,所有这些都需要不到一秒钟。 问题是,目前你正在解释树木的内容。 将它们转换为编译代码应该使它们运行速度提高10-100倍。 添加以回应您对没有JDK的评论。然后,如果你不能生成Java字节代码,我会尝试编写自己的字节码解释器,而不是尽可能快地运行。它可能看起来像这样:
我们的想法是让编译器将开关转换为跳转表,因此它以最小的周期数执行每个操作。 要生成操作码,您只需执行树的后缀遍历即可。 最重要的是,您可以通过对De Morgan法则的一些操纵来简化它,因此您可以一次检查多个位。