Schreiben Sie ein GOLF- Assemblerprogramm, das bei einer 64-Bit-Ganzzahl ohne Vorzeichen im Register neinen Wert ungleich Null in das Register schreibt, swenn nes sich um ein Quadrat handelt, andernfalls 0in s.

Ihre GOLF- Binärdatei (nach dem Zusammenbau) muss in 4096 Bytes passen.

Ihr Programm wird mit dem folgenden Python3-Programm bewertet (das im GOLF- Verzeichnis abgelegt werden muss ):

import random, sys, assemble, golf, decimal

def is_square(n):
    nd = decimal.Decimal(n)
    with decimal.localcontext() as ctx:
        ctx.prec = n.bit_length() + 1
        i = int(nd.sqrt())
        return i*i == n

with open(sys.argv[1]) as in_file:
    binary, debug = assemble.assemble(in_file)

score = 0
random.seed(0)
for i in range(1000):
    cpu = golf.GolfCPU(binary)

    if random.randrange(16) == 0: n = random.randrange(2**32)**2
    else:                         n = random.randrange(2**64)

    cpu.regs["n"] = n
    cpu.run()
    if bool(cpu.regs["s"]) != is_square(n):
        raise RuntimeError("Incorrect result for: {}".format(n))
    score += cpu.cycle_count
    print("Score so far ({}/1000): {}".format(i+1, score))

print("Score: ", score)

Stellen Sie sicher, dass Sie GOLF mit auf die neueste Version aktualisieren git pull. Führen Sie das Score-Programm mit python3 score.py your_source.golf.

Es verwendet einen statischen Startwert, um eine Menge von Zahlen zu generieren, von denen ungefähr 1/16 ein Quadrat ist. Die Optimierung in Richtung dieser Menge von Zahlen ist gegen den Geist der Frage, ich kann den Samen jederzeit ändern. Ihr Programm muss für alle nicht negativen 64-Bit-Eingabenummern funktionieren, nicht nur für diese.

Die niedrigste Punktzahl gewinnt.

Da GOLF sehr neu ist, füge ich hier einige Hinweise ein. Sie sollten die GOLF- Spezifikation mit allen Anweisungen und Zykluskosten lesen . Im Github-Repository finden Sie Beispielprogramme.

Kompilieren Sie zum manuellen Testen Ihr Programm durch Ausführen in eine Binärdatei python3 assemble.py your_source.golf. Führen Sie dann Ihr Programm mit aus python3 golf.py -p s your_source.bin n=42. Dies sollte das Programm mit der nEinstellung 42 starten und das Register sund die Zykluszahl nach dem Beenden ausgeben. Zeigen Sie alle Werte des Registerinhalts beim Programmende mit dem -dFlag an - verwenden Sie --helpdiese Option, um alle Flags anzuzeigen.

Bewertung: 22120 (3414 Bytes)

Meine Lösung verwendet eine 3-KB-Nachschlagetabelle, um einen Newton-Methodenlöser zu generieren, der je nach Ergebnisgröße für null bis drei Iterationen ausgeführt wird.

    lookup_table = bytes(int((16*n)**0.5) for n in range(2**10, 2**12))

    # use orlp's mod-64 trick
    and b, n, 0b111111
    shl v, 0xc840c04048404040, b
    le q, v, 0
    jz not_square, q
    jz is_square, n

    # x will be a shifted copy of n used to index the lookup table.
    # We want it shifted (by a multiple of two) so that the two most 
    # significant bits are not both zero and no overflow occurs.
    # The size of n in bit *pairs* (minus 8) is stored in b.
    mov b, 24
    mov x, n 
    and c, x, 0xFFFFFFFF00000000
    jnz skip32, c
    shl x, x, 32
    sub b, b, 16
skip32:
    and c, x, 0xFFFF000000000000
    jnz skip16, c
    shl x, x, 16
    sub b, b, 8
skip16:
    and c, x, 0xFF00000000000000
    jnz skip8, c
    shl x, x, 8
    sub b, b, 4
skip8:
    and c, x, 0xF000000000000000
    jnz skip4, c
    shl x, x, 4
    sub b, b, 2
skip4:
    and c, x, 0xC000000000000000
    jnz skip2, c
    shl x, x, 2
    sub b, b, 1
skip2:

    # now we shift x so it's only 12 bits long (the size of our lookup table)
    shr x, x, 52

    # and we store the lookup table value in x
    add x, x, data(lookup_table)
    sub x, x, 2**10
    lbu x, x

    # now we shift x back to the proper size
    shl x, x, b

    # x is now an intial estimate for Newton's method.
    # Since our lookup table is 12 bits, x has at least 6 bits of accuracy
    # So if b <= -2, we're done; else do an iteration of newton
    leq c, b, -2
    jnz end_newton, c
    divu q, r, n, x
    add x, x, q
    shr x, x, 1

    # We now have 12 bits of accuracy; compare b <= 4
    leq c, b, 4
    jnz end_newton, c
    divu q, r, n, x
    add x, x, q
    shr x, x, 1

    # 24 bits, b <= 16
    leq c, b, 16
    jnz end_newton, c
    divu q, r, n, x
    add x, x, q
    shr x, x, 1

    # 48 bits, we're done!

end_newton:

    # x is the (integer) square root of n: test x*x == n
    mulu x, h, x, x
    cmp s, n, x
    halt 0

is_square:
    mov s, 1

not_square:
    halt 0

Ergebnis: 27462

Mit der Zeit würde ich an einer GOLF- Herausforderung teilnehmen: D

    # First we look at the last 6 bits of the number. These bits must be
    # one of the following:
    #
    #     0x00, 0x01, 0x04, 0x09, 0x10, 0x11,
    #     0x19, 0x21, 0x24, 0x29, 0x31, 0x39
    #
    # That's 12/64, or a ~80% reduction in composites!
    #
    # Conveniently, a 64 bit number can hold 2**6 binary values. So we can
    # use a single integer as a lookup table, by shifting. After shifting
    # we check if the top bit is set by doing a signed comparison to 0.

    and b, n, 0b111111
    shl v, 0xc840c04048404040, b
    le q, v, 0
    jz no, q
    jz yes, n

    # Hacker's Delight algorithm - Newton-Raphson.
    mov c, 1
    sub x, n, 1
    geu q, x, 2**32-1
    jz skip32, q
    add c, c, 16
    shr x, x, 32
skip32:
    geu q, x, 2**16-1
    jz skip16, q
    add c, c, 8
    shr x, x, 16
skip16:
    geu q, x, 2**8-1
    jz skip8, q
    add c, c, 4
    shr x, x, 8
skip8:
    geu q, x, 2**4-1
    jz skip4, q
    add c, c, 2
    shr x, x, 4
skip4:
    geu q, x, 2**2-1
    add c, c, q

    shl g, 1, c
    shr t, n, c
    add t, t, g
    shr h, t, 1

    leu q, h, g
    jz newton_loop_done, q
newton_loop:
    mov g, h
    divu t, r, n, g
    add t, t, g
    shr h, t, 1
    leu q, h, g
    jnz newton_loop, q
newton_loop_done:

    mulu u, h, g, g
    cmp s, u, n 
    halt 0
yes:
    mov s, 1
no:
    halt 0

Ergebnis: 161558 227038 259038 260038 263068

Ich habe den schnellsten Ganzzahl-Quadratwurzel-Algorithmus genommen, den ich finden und zurückgeben konnte, ob der Rest Null ist.

# based on http://www.cc.utah.edu/~nahaj/factoring/isqrt.c.html
# converted to GOLF assembly for http://codegolf.stackexchange.com/questions/49356/testing-if-a-number-is-a-square

# unrolled for speed, original source commented out at bottom
start:
    or u, t, 1 << 62
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope62, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 62
    nope62:

    or u, t, 1 << 60
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope60, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 60
    nope60:

    or u, t, 1 << 58
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope58, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 58
    nope58:

    or u, t, 1 << 56
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope56, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 56
    nope56:

    or u, t, 1 << 54
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope54, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 54
    nope54:

    or u, t, 1 << 52
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope52, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 52
    nope52:

    or u, t, 1 << 50
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope50, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 50
    nope50:

    or u, t, 1 << 48
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope48, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 48
    nope48:

    or u, t, 1 << 46
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope46, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 46
    nope46:

    or u, t, 1 << 44
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope44, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 44
    nope44:

    or u, t, 1 << 42
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope42, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 42
    nope42:

    or u, t, 1 << 40
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope40, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 40
    nope40:

    or u, t, 1 << 38
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope38, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 38
    nope38:

    or u, t, 1 << 36
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope36, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 36
    nope36:

    or u, t, 1 << 34
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope34, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 34
    nope34:

    or u, t, 1 << 32
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope32, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 32
    nope32:

    or u, t, 1 << 30
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope30, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 30
    nope30:

    or u, t, 1 << 28
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope28, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 28
    nope28:

    or u, t, 1 << 26
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope26, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 26
    nope26:

    or u, t, 1 << 24
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope24, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 24
    nope24:

    or u, t, 1 << 22
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope22, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 22
    nope22:

    or u, t, 1 << 20
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope20, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 20
    nope20:

    or u, t, 1 << 18
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope18, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 18
    nope18:

    or u, t, 1 << 16
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope16, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 16
    nope16:

    or u, t, 1 << 14
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope14, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 14
    nope14:

    or u, t, 1 << 12
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope12, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 12
    nope12:

    or u, t, 1 << 10
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope10, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 10
    nope10:

    or u, t, 1 << 8
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope8, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 8
    nope8:

    or u, t, 1 << 6
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope6, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 6
    nope6:

    or u, t, 1 << 4
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope4, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 4
    nope4:

    or u, t, 1 << 2
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope2, v
    sub n, n, u
    or t, t, 1 << 2
    nope2:

    or u, t, 1 << 0
    shr t, t, 1
    gequ v, n, u
    jz nope0, v
    sub n, n, u
    nope0:

end:
    not s, n        # return !remainder
    halt 0


# before unrolling...
#
# start:
#     mov b, 1 << 62  # squaredbit = 01000000...
# loop:               # do {
#     or u, b, t      #   u = squaredbit | root
#     shr t, t, 1     #   root >>= 1
#     gequ v, n, u    #   if remainder >= u:
#     jz nope, v
#     sub n, n, u     #       remainder = remainder - u
#     or t, t, b      #       root = root | squaredbit
# nope:
#     shr b, b, 2     #   squaredbit >>= 2
#     jnz loop, b      # } while (squaredbit > 0)
# end:
#     not s, n        # return !remainder
#     halt 0

EDIT 1: Quadriertest entfernt, Rest direkt zurück, 3 Operationen pro Test sparen

BEARBEITEN 2: Verwenden Sie n direkt als Rest, speichern Sie 1 Operation pro Test

EDIT 3: Schleifenbedingung vereinfacht, 32 Operationen pro Test speichern

EDIT 4: Entrollt die Schleife, spart etwa 65 Operationen pro Test

Ergebnis: 344493

Führt eine einfache binäre Suche innerhalb des Intervalls durch, um [1, 4294967296)zu approximieren sqrt(n), und prüft dann, ob nes sich um ein perfektes Quadrat handelt.

mov b, 4294967296
mov c, -1

lesser:
    add a, c, 1

start:
    leu k, a, b
    jz end, k

    add c, a, b
    shr c, c, 1

    mulu d, e, c, c

    leu e, d, n
    jnz lesser, e
    mov b, c
    jmp start

end:
    mulu d, e, b, b
    cmp s, d, n

    halt 0