目錄

• 演算法概述
• 演算法實現
  • 分治法並行反轉
  • 小表查表法
  • 全表查表法
  • 64位內資料位序反轉
  • 任意位資料位序反轉
• 參考文章

演算法概述

反轉一個位元組說的是位序反轉，別將它和大端轉小端混淆了，所謂大端和小端指的是位元組序。
位元組位序反轉的實現演算法很多，就是看看誰的演算法效率更高了。

高手不是能寫出最美麗的程式而是能寫出既美麗同時效率又是最高的程式。
如果一個人寫的程式很美麗，很直觀，只能說明該程式設計師對語言掌握的很好，但是語言畢竟只是工具，真正做事的是計算機，只有對計算機很瞭解，才能寫出效率最高的程式。
正如文學家的文筆很多不如花季少女，但是花季少女永遠也超越不了時代。

演算法太多，這裡只列出我比較熟悉的一些，下面的演算法名稱是我自己取的不要當真。

演算法實現

分治法並行反轉

它的演算法是這樣的:

• 首先是2位2位為一組，交換前一半和後一半。
• 再4位4位為一組，交換前一半和後一半。
• 再8位為一組，交換前一半和後一半。

比如說，將1 2 3 4 5 6 7 8 反轉為8 7 6 5 4 3 2 1：

• 2個2個為一組，交換前一半和後一半, 變成：2 1 4 3 6 5 8 7
• 4個4個為一組，交換前一半和後一半， 變成：4 3 2 1 8 7 6 5
• 再8個為一組，交換前一半和後一半, 變成：8 7 6 5 4 3 2 1

程式碼如下：

static byte ReverseBits(byte c)
{               
    c = (byte)(((byte)((byte)(c & 0x55) << 1)) | ((byte)((byte)(c & 0xAA) >> 1)));
    c = (byte)(((byte)((byte)(c & 0x33) << 2)) | ((byte)((byte)(c & 0xCC) >> 2)));
    c = (byte)(((byte)((byte)(c & 0x0F) << 4)) | ((byte)((byte)(c & 0xF0) >> 4)));
    return c;
}
 

由於C#中移位運算子僅針對 int、uint、long 和 ulong 型別定義，因此運算的結果始終包含至少 32 位。 如果左側運算元是其他整數型別（sbyte、byte、short、ushort 或 char），則其值將轉換為 int 型別，所以程式碼中強制轉換較多。

小表查表法

相比於分治法並行反轉，它通過一個長度為16的表直接獲取分治法並行反轉的前兩步交換操作的結果，使用了一點空間換取時間。

//不多不少的靜態資料
static byte[] sta_4 = new byte[16] { 0x00, 0x08, 0x04, 0x0C, 0x02, 0x0A, 0x06, 0x0E, 0x01, 0x09, 0x05, 0x0D, 0x03, 0x0B, 0x07, 0x0F };
static byte ReverseBits(byte c)
{            
    byte d = 0; //沒有判斷            
    d |= (byte)((sta_4[c&0xF]) << 4);
    d |= sta_4[c>>4];
    return d;
}
 

全表查表法

簡單粗暴，列出所有可能的結果（256個值），直接以要處理的值為索引在結果表中查詢位元組位序反轉後的值，適用於大量資料需要處理的場景。

static byte[] sta_8 = new byte[256]
{
    0x00,0x80,0x40,0xc0,0x20,0xa0,0x60,0xe0,0x10,0x90,0x50,0xd0,0x30,0xb0,0x70,0xf0,
    0x08,0x88,0x48,0xc8,0x28,0xa8,0x68,0xe8,0x18,0x98,0x58,0xd8,0x38,0xb8,0x78,0xf8,
    0x04,0x84,0x44,0xc4,0x24,0xa4,0x64,0xe4,0x14,0x94,0x54,0xd4,0x34,0xb4,0x74,0xf4,
    0x0c,0x8c,0x4c,0xcc,0x2c,0xac,0x6c,0xec,0x1c,0x9c,0x5c,0xdc,0x3c,0xbc,0x7c,0xfc,
    0x02,0x82,0x42,0xc2,0x22,0xa2,0x62,0xe2,0x12,0x92,0x52,0xd2,0x32,0xb2,0x72,0xf2,
    0x0a,0x8a,0x4a,0xca,0x2a,0xaa,0x6a,0xea,0x1a,0x9a,0x5a,0xda,0x3a,0xba,0x7a,0xfa,
    0x06,0x86,0x46,0xc6,0x26,0xa6,0x66,0xe6,0x16,0x96,0x56,0xd6,0x36,0xb6,0x76,0xf6,
    0x0e,0x8e,0x4e,0xce,0x2e,0xae,0x6e,0xee,0x1e,0x9e,0x5e,0xde,0x3e,0xbe,0x7e,0xfe,
    0x01,0x81,0x41,0xc1,0x21,0xa1,0x61,0xe1,0x11,0x91,0x51,0xd1,0x31,0xb1,0x71,0xf1,
    0x09,0x89,0x49,0xc9,0x29,0xa9,0x69,0xe9,0x19,0x99,0x59,0xd9,0x39,0xb9,0x79,0xf9,
    0x05,0x85,0x45,0xc5,0x25,0xa5,0x65,0xe5,0x15,0x95,0x55,0xd5,0x35,0xb5,0x75,0xf5,
    0x0d,0x8d,0x4d,0xcd,0x2d,0xad,0x6d,0xed,0x1d,0x9d,0x5d,0xdd,0x3d,0xbd,0x7d,0xfd,
    0x03,0x83,0x43,0xc3,0x23,0xa3,0x63,0xe3,0x13,0x93,0x53,0xd3,0x33,0xb3,0x73,0xf3,
    0x0b,0x8b,0x4b,0xcb,0x2b,0xab,0x6b,0xeb,0x1b,0x9b,0x5b,0xdb,0x3b,0xbb,0x7b,0xfb,
    0x07,0x87,0x47,0xc7,0x27,0xa7,0x67,0xe7,0x17,0x97,0x57,0xd7,0x37,0xb7,0x77,0xf7,
    0x0f,0x8f,0x4f,0xcf,0x2f,0xaf,0x6f,0xef,0x1f,0x9f,0x5f,0xdf,0x3f,0xbf,0x7f,0xff
};
static byte ReverseBits(byte c) 
{
    return sta_8[c];
}

64位內資料位序反轉

支援64位內的任意二進位制值的位序反轉，演算法主要步驟是從低位開始按順序取值以從高到低的順序依次放入結果值當中。程式碼如下：

//valueLength是待處理值的位數，如uint是32位資料
static UInt64 ReverseBits(UInt64 value, Int32 valueLength)
{
    UInt64 output = 0;
    for (var i = valueLength - 1; i >= 0; i--)
    {
        output |= (value & 1) << i;
        value >>= 1;
    }
    return output;
}     

任意位資料位序反轉

其實經過上面的幾個演算法，我們可以發現對於任意位的二進位制資料位序反轉都可以歸為兩個步驟：

• 以位元組為單位將資料進行位元組序反轉
• 依次對單個位元組進行位序反轉

參考文章

反轉一個位元組（詳細解析）——CSDN
筆試題--反轉一個位元組——CSDN