位图点阵90度翻转算法

算法说明

    将原始位图点阵分割成8*8的小块，则该小块各类组合值刚好能够使用64位彻底表示，即横向8个点能够使用一个字节表示，纵向8行则即8字节。

• 对于逆时针旋转90°，源点阵第一行旋转后（一个字节），对应目标点阵的第一列（8个字节的第一位同时赋值），参见下图
• 由此能够得出，对于每一行（1字节）均可以有一个64位的整型与之一一对应，对于不一样行的点阵数据，只要在目标点阵数据作移位操做，就能够获得相应的翻转效果。
• 逆时针旋转的表占用空间大小为:8 * 2^8 = 4096字节，同理顺时针旋转的表占用空间的大小为4096字节

        

    对于32位的CPU彷佛直接使用64位的整型的话应该也是要拆分两次计算吧（我的猜想）。这里果断将原来的8*8点阵，拆分为两个4*8点阵（横向4点，纵向8点， 32位），分两次计算，将最后获得的值分别拼接到目标的8*8点阵中。

    逆时针旋转90°效果以下图

• 每次取出源点阵的一行，分别取出高4位与低4位，再将高低4位分别查找32位映射表，最后的值再拼接至目标点阵
• 拆分后逆时针旋转的表占用空间大小为:4* 2^4 = 64字节，同理顺时针旋转的表占用空间的大小为64字节

    

查表法比普通的直接位操做理论上有8倍左右的差距

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

算法测试

    测试环境

•  操做系统： win7 64位
• 编译器：TDM-GCC 4.9.2 32-bit
• IDE：Dev-C++ 5.11
• 点阵位图存储方式LSB-MSB(即点阵的最左上角的点存储在第一个字节的第一位，区分单色图，单色图为存储在一个字节的第八位)

    测试内容

• 对于同一源点阵，统计使用位操做法与查表法翻转源点阵所须要的时间
• 源点阵大小由12*24递增至640*640，递增单位4点
• 源点阵内容：全白图，随机图（使用c标准库的rand生成的数据），全黑图

    测试结果

 

        取位操做法花费时间与查表法花费的时间比值。

            预计结果

	位操做时间/查表时间	备注
全白图	< 1	空白字节不作操做，所以时间要比查表时间短
随机图	4~8	存在空白字节，所以时间<8
全黑图	8左右	每位都须要进行操做，所以时间最长

 

        实际结果

        全程数据读取

	位操做时间/查表时间	备注
全白图	0.37~0.55	这时间比，不科学呀
随机图	5.6~8.2	符合预期
全黑图	3.3~3.6	彻底不科学呀

    小点阵64*64之内

 

	位操做时间/查表时间	备注
全白图	0.5~0.65
随机图	2.6~3.5	符合预期，
全黑图	2.6~3.4	彻底不科学呀

 

    统计结果对比图

         整个流程数据统计

         局部放大图

        小点阵

 

参考资料

    c/c++在windows下获取时间和计算时间差的几种方法总结