高效取餘運算(n-1)&hash原理探討

来源:https://www.cnblogs.com/powerzzjcode/archive/2019/12/15/12046695.html
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Java的HashMap源碼中用到的(n-1)&hash這樣的運算,查找發現這是一種高效的求餘數的辦法,但其中的原理是什麼呢為什麼可以這麼做呢? 先上結論:假設被除數是x,對於除數是2n的取餘操作x%2n,都可以寫成x&(2n-1),位運算效率高! eg:259%8=259&7=3 259 1000 ...


JavaHashMap源碼中用到的(n-1)&hash這樣的運算,查找發現這是一種高效的求餘數的辦法,但其中的原理是什麼呢為什麼可以這麼做呢?

先上結論:假設被除數是x,對於除數是2n的取餘操作x%2n,都可以寫成x&(2n-1),位運算效率高!

 

eg:259%8=259&7=3

259    100000011
7      000000111
259&7=011=3

 

網上對這個原因的解釋都是模糊不清,下麵是我對於這個等式為什麼成立的一些理解。

就拿上面這個259%8進行舉例。

259的二進位為1000000118的二進位為1000

假如對8進行取餘,那麼只需要留下最後4位,前面的都可以捨棄,為什麼呢?

因為比8更高位的都來自於82次冪,所以高位的1都是可以整除8,可以直接捨棄。

這解釋了為什麼只有除數是2n才可以這樣的操作,因為如果除數是9的話,高位不一定能整除9,無法捨棄所以不行。(其餘2n除數也同理)

也解釋了為什麼位數不同也可以做&操作,因為比除數高的位都是可以捨棄的。

 

 

 

然後就是&操作了,直接&8的話是不行的,假設最後四位是1XXX,那麼1XXX&1000=1000,很明顯對8取餘得到的結果不可能是8,餘數應在0到除數減一之間,

所以我們需要對&7,讓取餘結果最大在0-7之間。

這就解釋了為什麼要&(2n-1)

那有些人會問了,那我就是要&8,不就是相當於對9取餘嗎?

9取餘就違反了上面的:“只有除數是2n才可以這樣的操作

以上是個人對這個取餘原理的理解,歡迎討論


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