C++位图bitset的简单实现

C++位图bitset的简单实现

1.引言

​

​ 在计算机中，位图简单来说就是一串01序列，用每一位来存放某种状态。适用于海量数据、数据无重复的场景。通常都是用每一个位来判断在不在的一种模型。

具体使用场景包括但不限于：

​ 1.快速查找某个数据是否在一个集合中

​ 2. 排序 + 去重

​ 3. 求两个集合的交集、并集等

​ 4. 操作系统中磁盘块标记

​ 5.给40亿个不重复的无符号整数，没排过序。给一个无符号整数，如何快速判断一个数是否在这40亿个数中。【腾讯】

​

2.实现思路

​ 由于在实际代码中为了方便对位进行操作，我们选择底层使用vector包含一个字节的char的vector数组来具体移动位置。

需要实现的简单功能有：
1.set(size_t x) 将该位置bit位设置为1

​ 2.reset(size_t x)将该位置bit位设置为0

​ 3.test() //检测该位置是为0还是1

3.具体实现

3.1类结构

template<size_t N>
	class BitSet
	{
	public:
		BitSet() //构造
		{
			_bits.resize(N / 8 + 1, 0);//+1是为了防止65/8，多开一个，防止少一个没加的
		}

		void set(size_t x)//set是将bit位置为1
		{}

		void reset(size_t x)//reset是将bit位置为0
		{}

		bool test() //检测该位是0还是1
		{}


	private:
		vector<char> _bits;
	};

3.2set()

先通过除的方法找到具体是哪一个char，再通过取模的方法具体找到char中的哪一个bit位。

然后用当前值**或‘|’**上1之后左移的具体位数。

例如： 原本是: 1101 1001 我想让从右至左的第六位变成1，则‘|’ 0010 0000

那么应该是：
1101 1001

​ ‘|’ 0010 0000

​ ==> 1111 1001

void set(size_t x)//set是将bit位置为1
		{
			size_t i = x / 8; // 找到所在的char个数的位置	
			size_t j = x % 8; // 找到所在char的具体bit位

			_bits[i] |= (1 << j); //左移    :1跟任何数|都是1

		}

3.3reset()

通过除的方法找到具体是哪一个char，再通过取模的方法具体找到char中的哪一个bit位。

再用当前值**与‘&’**上1左移j位后的取反

例如： 1101 1001 想让从右至左第五位置成0，则与 0001 0000的取反 1110 1111取余

​ 具体： 1101 1001

​ ‘&’ 1110 1111

​ ==> 1100 1001

​

void reset(size_t x)//reset是将bit位置为0
		{
			size_t i = x / 8;
			size_t j = x % 8;
			_bits[i] &= ~(1 << j); 
		}

3.4test()

​ 检测该位到底是0还是1，则与1左移后的j位与‘&’

bool test() //检测该位是0还是1
		{
			size_t i = x / 8;
			size_t j = x % 8;

			return _bits[i] & (1 << j);
		}

3.5测试

采用以下代码进行测试

void test()
	{
		BitSet<100> s; //将100bit中第10和11位置1
		s.set(10);
		s.set(11);


	}

如上，若对一个100位大小的位图中，第10位和第11位进行置1，那么按照一个char一个字节8bit，应该是在第2个char中，且第二个char中的bit位应该是0011 0000。由于编译器无法看bit位，只能看16进制的数，那么对应的应该是00 0c 00 00让我们具体调试看看是不是这个值。

我们找到这个起始地址，再从监视窗口看。

是这个值，说明一个简单的bit位图就制作好了。