将 0-3 的两个整数值编码和解码为一个字节

Question

我正在尝试编码两个值，一个可以是 0、1、2 或 3 的“运动方向”和一个也可以是 0、1、2 或 3 的“观察方向”

我知道可以将此信息存储到一个字节中

所以我在按位运算方面还是个新手，所以试图弄清楚这一点让我很难过。

我想拥有像

这样的功能

function encode(m, l) {
   // returns byte
}

function decode(byte) {
    // returns { m, l }
}

Answer 1

首先，Javascript 没有字节数据类型。它只有数字类型。 Javascript 不需要将结果存储在单个字节中，即使它适合一个字节。

您需要 2 位来存储数字 0、1、2 或 3。 另外两个位来存储另一个 0,1,2,3。第二个数字需要位移 2 位并添加到第一个数字。这与乘以 4 相同。所以...

function encode(m,l) {
    return m + l * 4;
}

function decode(byte) {
  var m = byte % 4;
  var l = (byte - m ) /4;
  return {m:m, l:l};
}

使用查找可能会更快。

 (0,0) <=> 0
 (1,0) <=> 1
 (2,0) <=> 2
 (3,0) <=> 3
 (0,1) <=> 4
 (1,1) <=> 5
 (2,1) <=> 6
 (3,1) <=> 7
 (0,2) <=> 8
 (1,2) <=> 9
 (2,2) <=> 10
 (3,2) <=> 11
 (0,3) <=> 12
 (1,3) <=> 13
 (2,3) <=> 14
 (3,3) <=> 15

Answer 2

您可以映射一个字节以将左四位分配给运动，将右四位分配给观察方向，然后移动一点来设置它。解码使用右移并以对数为底 2 来查看设置了哪个位。

const encode = (movement, lookDir) =>
  // mmmmllll
  (1 << (movement + 4)) | (1 << lookDir)
;

const decode = byte =>
  [Math.log2(byte >> 4), Math.log2(byte & 0xF)]
;

for (let i = 0; i < 4; i++) {
  for (let j = 0; j < 4; j++) {
    const encoded = encode(i, j);
    const decoded = decode(encoded);
    console.log(`[${i},${j}] was encoded as: ${encoded} and decoded back to ${decoded}`);
  }
}

Answer 3

我正在尝试编码两个值，一个可以是 0、1、2 或 3 的“运动方向”和一个也可以是 0、1、2 或 3 的“观察方向”

对此的概括是bit field。如果你用二进制计算你的范围，那么你如何组合你的值会变得更直观：

(0).toString(2).padStart(8, 0); // = 00000000
(1).toString(2).padStart(8, 0); // = 00000001
(2).toString(2).padStart(8, 0); // = 00000010
(3).toString(2).padStart(8, 0); // = 00000011

您的范围使用两个较低的位，因此要按位方式对它们进行编码，您需要做的就是将您的值之一移动到左侧相邻的两个位，然后将两个值或在一起。即第一个变量使用位 0,1，第二个变量使用位 2,3。

const encodeC = (a, b) => (a << 2) | b;

要解码a，我们只需反转c 上的移位，因为b 被推离“单词”右侧的末尾，所以不需要更多：

const decodeA = (c) => c >> 2;

要解码b，我们需要从c“屏蔽”它，以便选择两个低位并排除所有其他位，我们使用0b11的AND（&）来做到这一点（3） ：

const decodeB = (c) => c & 3;

请注意，在上面的示例中，b 必须保证在 0-3 范围内，否则它将溢出到为a 保留的位中。另一方面，a 还剩下 28 个空闲位，因此它可能会更高。

正如其他人提到的，在内存分配方面，JavaScript 中的所有数字都使用 64 位（双精度），在执行按位运算时，它们会临时转换为 32 位有符号整数。这意味着您永远不能为单个变量使用更少的内存，并且最多只能将一半的位 (32) 用于位域。

这并没有在 JavaScript 中使用无效的位域，例如，如果您要进一步编码为字符或通过 AJAX 发送的东西，则更是如此。您可以使用 c.toString(36) (0-36) 或 String.charFromCode(c + 32) (0-95)。对于 4 位的使用，您只需要 0-15 的范围。

...如果你编码成 ASCII 字符，它真的会使用一个字节:)