位圖點陣90度翻轉算法

算法說明

    將原始位圖點陣分割成8*8的小塊，則該小塊各類組合值剛好能夠使用64位徹底表示，即橫向8個點能夠使用一個字節表示，縱向8行則即8字節。

• 對於逆時針旋轉90°，源點陣第一行旋轉後（一個字節），對應目標點陣的第一列（8個字節的第一位同時賦值），參見下圖
• 由此能夠得出，對於每一行（1字節）均可以有一個64位的整型與之一一對應，對於不一樣行的點陣數據，只要在目標點陣數據作移位操做，就能夠獲得相應的翻轉效果。
• 逆時針旋轉的表佔用空間大小爲:8 * 2^8 = 4096字節，同理順時針旋轉的表佔用空間的大小爲4096字節

        

    對於32位的CPU彷佛直接使用64位的整型的話應該也是要拆分兩次計算吧（我的猜想）。這裏果斷將原來的8*8點陣，拆分爲兩個4*8點陣（橫向4點，縱向8點， 32位），分兩次計算，將最後獲得的值分別拼接到目標的8*8點陣中。

    逆時針旋轉90°效果以下圖

• 每次取出源點陣的一行，分別取出高4位與低4位，再將高低4位分別查找32位映射表，最後的值再拼接至目標點陣
• 拆分後逆時針旋轉的表佔用空間大小爲:4* 2^4 = 64字節，同理順時針旋轉的表佔用空間的大小爲64字節

    

查表法比普通的直接位操做理論上有8倍左右的差距

源碼：https://git.oschina.net/ccyuan/RotateBitmap90.git 

算法測試

    測試環境

•  操做系統： win7 64位
• 編譯器：TDM-GCC 4.9.2 32-bit
• IDE：Dev-C++ 5.11
• 點陣位圖存儲方式LSB-MSB(即點陣的最左上角的點存儲在第一個字節的第一位，區分單色圖，單色圖爲存儲在一個字節的第八位)

    測試內容

• 對於同一源點陣，統計使用位操做法與查表法翻轉源點陣所須要的時間
• 源點陣大小由12*24遞增至640*640，遞增單位4點
• 源點陣內容：全白圖，隨機圖（使用c標準庫的rand生成的數據），全黑圖

    測試結果

 

        取位操做法花費時間與查表法花費的時間比值。

            預計結果

	位操做時間/查表時間	備註
全白圖	< 1	空白字節不作操做，所以時間要比查表時間短
隨機圖	4~8	存在空白字節，所以時間<8
全黑圖	8左右	每位都須要進行操做，所以時間最長

 

        實際結果

        全程數據讀取

	位操做時間/查表時間	備註
全白圖	0.37~0.55	這時間比，不科學呀
隨機圖	5.6~8.2	符合預期
全黑圖	3.3~3.6	徹底不科學呀

    小點陣64*64之內

 

	位操做時間/查表時間	備註
全白圖	0.5~0.65
隨機圖	2.6~3.5	符合預期，
全黑圖	2.6~3.4	徹底不科學呀

 

    統計結果對比圖

         整個流程數據統計

         局部放大圖

        小點陣

 

參考資料

    c/c++在windows下獲取時間和計算時間差的幾種方法總結