面试题：C++ 位运算在图形处理中的应用

Question

在图形处理中，图像可以表示为像素矩阵，每个像素通常由RGB（红、绿、蓝）三个分量组成，每个分量取值范围是0 - 255。假设图像数据存储在一个二维数组中，使用C++ 位运算来实现一个函数，该函数能够高效地对整幅图像进行颜色调整，比如将红色分量增强50%（通过位运算优化计算过程），同时要考虑边界情况（分量值不超过255），请详细描述你的设计思路并实现该函数。

Answer 1

设计思路

1. 首先遍历二维数组中的每个像素点。
2. 对于每个像素点的红色分量，由于要增强50%，可以通过位运算先将红色分量右移1位（相当于除以2），然后再加上原红色分量值，即实现增强50%。
3. 在每次操作后，检查红色分量值是否超过255，如果超过则将其设置为255，以处理边界情况。

代码实现

#include <iostream>
#include <vector>

// 图像颜色调整函数
void adjustImageColor(std::vector<std::vector<std::vector<int>>> &image) {
    for (size_t i = 0; i < image.size(); ++i) {
        for (size_t j = 0; j < image[i].size(); ++j) {
            int &red = image[i][j][0];
            red += red >> 1;
            if (red > 255) {
                red = 255;
            }
        }
    }
}

你可以使用以下方式调用这个函数：

int main() {
    // 示例图像数据，一个2x2的图像
    std::vector<std::vector<std::vector<int>>> image = {
        { {100, 150, 200}, {120, 130, 140} },
        { {200, 210, 220}, {230, 240, 250} }
    };

    adjustImageColor(image);

    // 输出调整后的图像数据
    for (const auto &row : image) {
        for (const auto &pixel : row) {
            std::cout << "(" << pixel[0] << ", " << pixel[1] << ", " << pixel[2] << ") ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}