位图bitset的模拟实现与位运算

位图bitset与位运算

前言

​ 本文将探讨C++中的位操作，可以用来进行高效的数据处理和存储。通过介绍bitset和two_bitset类模板，我们将展示如何利用C++的位操作来解决实际问题，从而提高代码的性能和可读性。

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一、基本的位运算

在C++中，位运算是对整数类型数据在位级别上进行操作的运算符。这些运算符包括：

• 位与（AND）运算符 ：&

当两个操作数对应的位都为1时，结果位为1，否则为0。

// 位与（AND）运算符 &
int a = 5; // 二进制表示: 0101
int b = 9; // 二进制表示: 1001
int c = a & b; // 结果为 1 (0001)

• 位或（OR）运算符 ：|

当两个操作数对应的位中至少有一个为1时，结果位为1，否则为0。

// 位或（OR）运算符 |
c = a | b; // 结果为 13 (1101)

• 位异或（XOR）运算符：^

当两个操作数对应的位只有一个为1时，结果位为1，如果两个都为0或都为1，则结果位为0。

// 位异或（XOR）运算符 ^
c = a ^ b; // 结果为 12 (1100)

• 位非（NOT）运算：~

对操作数的每一位进行取反操作，即1变0，0变1。

// 位非（NOT）运算符 ~
c = ~a; // 结果为 -6 (取决于系统的整数表示方法)

• 左移（Left Shift）运算符：<<

将操作数的所有位向左移动指定的位数，右边空出的位用0填充。

// 左移（Left Shift）运算符 <<
c = a << 1; // 结果为 10 (1010)

• 右移（Right Shift）运算符：>>

将操作数的所有位向右移动指定的位数，左边空出的位用0或符号位填充（取决于数据类型）。

// 右移（Right Shift）运算符 >>
c = a >> 1; // 结果为 2 (0010)

二、位图 (bitset)

bitset 类模板框架

template<size_t N>
	class bitset
	{
   
		typedef bitset<N> Self;
	public:
		bitset();
	public:
		Self& set(size_t pos);	// 将pos值所在比特位设为1
		
		Self& reset(size_t pos);		// 将pos值所在比特位清零

		bool test(size_t pos);	// 判断pos值是否在bitset中

	private:
		std::vector<int> _bits;
	};

私有成员变量 _bits

_bits是一个整数向量，用于存储位集合的实际位值。

private:
    std::vector<int> _bits;

构造函数

bitset()
{
   
	_bits.resize(N/32