从稀疏数据结构到量化数据类型 by 彭于斌（ @archibate ） 往期录播： https://www.bilibili.com/video/BV1fa411r7zp 课程 PPT 和代码： https://github.com/parallel101/course 本课涵盖：稀疏矩阵、 unordered_map 、空间稀 疏网格、位运算、浮点的二进制格式、内存带宽优 化 面向人群：图形学、 >> 3 。 >> 2 = 位运算 >> 对负数的处理 signed 类型的 >> n 会把最高位复制 n 次。 因为补码的特性，这导致负数 >> 的结果仍是负 数。 这样就实现了和 Python 一样的始终向下取整除 法。 >> 2 = unsigned 类型的位运算 >> 不一样 而 unsigned 类型的 >> n 会不会复制最高位， 只是单纯的位移，这会导致负数的符号位单独被位 只是单纯的位移，这会导致负数的符号位单独被位 移，补码失效，造成结果不对。 unsigned 类型的 >> 会生成 shr 指令， signed 类型的 >> 会生成 sar 指令。 我们需要负方向无限延伸的稀疏数据结果，那就只 要 signed 那个就行。 >> 2 = 没有重合时可以用高效的加法：位运算 | • 如果可以保证 a 和 b 满足 a & b = 0 ， 如： • 1011000 和 0000110

，直到第二次又被打脸，下调到最初 的起点 50%…… 从汇编看 if-else jle .L2 ：如果上一次 cmp 的结果为小于等于，则跳转到 .L2 jmp .L3 ：无条件跳转到 .L3 归纳得出 if-else 转换成汇编后的固定格式 • if ( 条件 > 0) { // 大于才执行 A ，否则 B • 分支 A; • } else { • 分支 B; • } 0 更高效的写法 setle al ：如果上一次 cmp 的结果为小于等于，则把 al 设为 1 ，否则设为 0 add eax, 1 ：给 eax 加 1 ，也就是 eax=eax+1 的意思 归纳得出编译器对 if-else 的优化策略 • if ( 条件 > 0) { // jle • return 1; • } else { // jmp • return 这里 x > 0 返回的是一个 bool 类型（通过指令 setg al 求出） • bool 类型和 char 一样只占据 1 字节（ al 寄存器就 1 字节） • 而 C 语言可以自动把 bool 转换成 int 类型（ movzx 把 1 字节的 al 转换成 4 字节的 eax ，零扩展：高 3 字节 填充零） • 返回类型 int 占据 4 字节（ eax 寄存器就是

3.1. 数据结构分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.2. 基本数据类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3. 数字编码 * . . . . 本书主要内容包括： ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度，算法效率的评估方法。时间复杂度、空间复杂度的推算方 法、常见类型、示例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型，数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、散列表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、 标注，以避免歧义。 ‧ 涉及到编程语言之间不一致的名词，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注 释、内容注释、多行注释。 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /** * 多行 * 注释 */ 0.2.2. 在动画图解中高效学习

3.1 数据结构分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.2 基本数据类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.3 数字编码 * . . . . 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 免歧义。 ‧ 当涉及编程语言之间不一致的名词时，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注 释、内容注释、多行注释。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 5 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /** * 多行

3.1 数据结构分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.2 基本数据类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.3 数字编码 * . . . . 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 加粗，这类文字值得特别关注。 ‧ 当涉及编程语言之间不一致的名词时，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注 释、内容注释、多行注释。 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /** * 多行 第 0 章 前言 hello‑algo.com 5

3.1 数据结构分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.2 基本数据类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.3 数字编码 * . . . . 本书主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度、空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型，数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤、 关注。 ‧ 当涉及到编程语言之间不一致的名词时，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注 释、内容注释、多行注释。 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /** * 多行 * 注释 */ 0.2.2 在动画图解中高效学习

3.1 数据结构分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.2 基本数据类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.3 数字编码 * . . . . 本书的主要内容如图 0‑1 所示。 ‧ 复杂度分析：数据结构和算法的评价维度与方法。时间复杂度和空间复杂度的推算方法、常见类型、示 例等。 ‧ 数据结构：基本数据类型和数据结构的分类方法。数组、链表、栈、队列、哈希表、树、堆、图等数据 结构的定义、优缺点、常用操作、常见类型、典型应用、实现方法等。 ‧ 算法：搜索、排序、分治、回溯、动态规划、贪心等算法的定义、优缺点、效率、应用场景、解题步骤 免歧义。 ‧ 当涉及编程语言之间不一致的名词时，本书均以 Python 为准，例如使用 None 来表示“空”。 ‧ 本书部分放弃了编程语言的注释规范，以换取更加紧凑的内容排版。注释主要分为三种类型：标题注 释、内容注释、多行注释。 第 0 章 前言 www.hello‑algo.com 5 /* 标题注释，用于标注函数、类、测试样例等 */ // 内容注释，用于详解代码 /** *

章）：这个程序示范如何在同一份Document 的各个「同 源view 窗口」中，以不同的显示方法表现同一份资料，做到一体数面。 Graph2 范例程序（第13 章）：这个程序示范如何为程序加上第二个Document 类型。其间关系到新的Document，新的View，新的UI。 MltiThrd 范例程序（第14 章）：这是第１章的同名程序的MFC 版。我只示 范MFC 多线程程序的架构，原Mltithrd template）。这是在RC 文件中定义的一个对话框外貌，以各 种方式决定对话框的大小、字形、内部有哪些控制组件、各在什么位置...等等。 2. 对话框函数（dialog procedure）。其类型非常类似窗口函数，但是它通常只处 理WM_INITDIALOG 和WM_COMMAND 两个消息。对话框中的各个控制组件也 都是小小窗口，各有自己的窗口函数，它们以消息与其管理者（父窗口，也就 aSales.computePay(); // 这是销售员的全薪 结论是：要调用父类别的函数，你必须使用scope resolution operator（::）明白指出。 接下来我要触及对象类型的转换，这关系到指针的运用，更直接关系到为什么需要虚拟 函数。了解它，对于application framework 如MFC 者的运用十分十分重要。 假设我们有两个对象： CWage aWager;

• 11111100 表示 252 11111101 表示 253 11111110 表示 254 11111111 表示 255 • 字节实际上就是 C 语言中的 unsigned char 类型。 表示更大范围的整数：字（ word ） • 但是单单一个字节表示的范围还是太有限了，只能表示 0 到 255 的值。 • 如何扩大表示范围？简单，用两个字节合在一起即可，例如： • 00000000-00000000 11111111-11111110 表示 65534 11111111-11111111 表示 65535 • 这就是两个字节合成了一个字（ word ），实际上就是 C 语言里的 unsigned short 类型 。 不同位数的计算机，字（ word ）的大小也不一样 • 刚刚说把 2 个字节（ byte ）拼成一个字（ word ），实际上是 16 位计算机的做法。 • 16 位计算机得名就是因为他的字由 位计算机反而是因为 16777216 TB 太大，内存地址被阉割到了 39 位（ 512GB ）。 • 64 位计算机：小丑竟是我自己 lscpu 命令查看处理器相关信息 C 语言中的整数类型 C 语言的基础整数类型 类型 Unix 32 位 Unix 64 位 Windows 32 位 Windows 64 位 char 8 位 8 位 8 位 8 位 short 16 位 16 位 16 位 16

multiply(Numeric *) 的话 依然会违背你们的开 - 闭原则：比如 3.14f * 3 ，两 端是不同的类型，怎么处理所有可能类型的排列组合 ？ 不如放弃类和方法的概念，欣然接受全局函数和重载 。 模板函数：定义 • 使用 template • 其中 T 可以变成任意类型。 • 调用时 twice 即可将 T 替换为 int 。 • 注意有的教材上写做： • template • 是完全等价的，只是个人喜好不同。 模板函数：自动推导参数类型 • 那这样需要手动写 ， 用起 来还不如重载方便了？ • 别担心， C++ 规定： • 当模板类型参数 T 作为函数参数时，则可 以省略该模板参数。自动根据调用者的参 数判断。 模板函数：特化的重载 • 有时候，一个统一的实现（比如 t 模板函数：默认参数类型 • 但是如果模板类型参数 T 没有出现在函数 的参数中，那么编译器就无法推断，就不 得不手动指定了。 • 但是，可以通过 • template • 表示调用者没有指定时， T 默认为 int 。 模板参数：整数也可以作为参数 • template • 可以声明类型 T 作为模板尖括号里的参数。除了 类型，任意整数也可以作为模板参数：