如何加快Java中的数组交集？

Question

下面的数组是排序的，没有小尺寸（小于 5000）的重复项（包含唯一的正整数），交集（见下文）被称为数十亿次，因此任何微优化都很重要。这个article 很好地描述了如何用C 语言加速下面的代码。

int i = 0, j = 0, c = 0, la = a.length, lb = b.length;
intersection = new int[Math.min(la, lb)];
while (i < la && j < lb) {
    if (a[i] < b[j]) i++;
    else if (a[i] > b[j]) j++;
    else {
        intersection[c] = a[i];
        i++; j++; c++;
    }
}
int[] intersectionZip = new int[c];
System.arraycopy(intersection, 0, intersectionZip, 0, c);

我想在 Java 中调用这些低级指令是不可能的。但他们提到“可以使用无分支实现来改进这种方法”。一个人会怎么做？使用switch?或者也许可以将a[i] < b[j]、a[i] > b[j] 或a[i] == b[i] 替换为整数操作数上的二进制运算？

二进制搜索方法（复杂度为O(la log(lb))）并非如此，因为la 不是<< 而不是lb。有趣的是如何更改 if 语句。

Answer 1

我不认为您可以做很多事情来提高该 Java 代码的性能。但是，我会注意到它与 C 版本的功能不同。 C 版本将交集放入调用者预先分配的数组中。 Java 版本自己分配数组……然后在完成后重新分配并复制到一个较小的数组。

我想，您可以更改 Java 版本以对输入数组进行两次传递，第一次计算输入数组需要多大......但它是否有帮助或阻碍将取决于输入。

您可能还可以针对其他特殊情况进行优化；例如如果一个数组中的数字可能很长，而另一个数组中的该范围内没有任何内容，则您可以“乐观地”尝试一次跳过多个数字；即将i 或j 增加一个比1 更大的数字。

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但他们提到“可以使用无分支实现来改进这种方法”。一个人会怎么做？使用开关？

不是 Java 开关 ... 或条件表达式，因为它们在翻译为本机代码时都涉及分支。

我认为他指的是这样的东西：Branchless code that maps zero, negative, and positive to 0, 1, 2

FWIW 尝试在 Java 中做这种事情是个坏主意。问题在于，像这样棘手的代码序列的性能取决于硬件架构、指令集、时钟计数等的细节，这些细节因平台而异。 Java JIT 编译器的优化器可以很好地优化您的代码……但如果您包含棘手的序列：

1. 如何将它们转换为本机代码完全不明显或不可预测，并且
2. 您很可能会发现，这种技巧实际上会抑制 JIT 编译器原本可以执行的有用优化。

话虽如此，Java 的某些未来版本可能会包含一个超级优化器……就像上面链接的问答中提到的那样……它能够自动生成无分支序列，这并非不可能。但请记住，执行超级优化非常昂贵。

Answer 2

也许使用? : 运算符：

  (a[i] < b[j]) ? i++ : ((a[i] > b[j]) ? j++ : ....