位图数据结构

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文章目录

1 位图数据结构

1.1 位图定义

位图概述：

  • 位图是一组连续的标志位，每一位用于标识某种状态的有无。
    在这里插入图片描述

操作接口：

  • 初始化：将所有的位清零。
  • 设置某1位。
  • 清除某1位。
  • 寻找第一个置位的位置（从第0位开始）。

寻找第一个置位的位置：

  • 移位测试（稍慢）。
    在这里插入图片描述
  • 分组查表（较快）。
    在这里插入图片描述

1.2 位图实现

位图结构定义：
在这里插入图片描述
位图初始化：
在这里插入图片描述
设置指定位：
在这里插入图片描述
清除指定位：
在这里插入图片描述
寻找第一个置位的位置（从第0位开始）：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
tLib.h：

/*************************************** Copyright (c)******************************************************
** File name            :   tLib.h
** Latest modified Date :   2016-06-01
** Latest Version       :   0.1
** Descriptions         :   tinyOS所用的通用数据结构库文件。
**
**--------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Created by           :   01课堂 lishutong
** Created date         :   2016-06-01
** Version              :   1.0
** Descriptions         :   The original version
**
**--------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Copyright            :   版权所有，禁止用于商业用途
** Author Blog          :   http://ilishutong.com
**********************************************************************************************************/
#ifndef TLIB_H
#define TLIB_H

// 标准头文件，里面包含了常用的类型定义，如uint32_t
#include <stdint.h>

// 位图类型
typedef struct 
{
	uint32_t bitmap;
}tBitmap;

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapInit
** Descriptions         :   初始化bitmap将所有的位全清0
** parameters           :   无
** Returned value       :   无
***********************************************************************************************************/
void tBitmapInit (tBitmap * bitmap);

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapPosCount
** Descriptions         :   返回最大支持的位置数量
** parameters           :   无
** Returned value       :   最大支持的位置数量
***********************************************************************************************************/
uint32_t tBitmapPosCount (void);

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapSet
** Descriptions         :   设置bitmap中的某个位
** parameters           :   pos 需要设置的位
** Returned value       :   无
***********************************************************************************************************/
void tBitmapSet (tBitmap * bitmap, uint32_t pos);

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapClear
** Descriptions         :   清除bitmap中的某个位
** parameters           :   pos 需要清除的位
** Returned value       :   无
***********************************************************************************************************/
void tBitmapClear (tBitmap * bitmap, uint32_t pos);

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapGetFirstSet
** Descriptions         :   从位图中第0位开始查找，找到第1个被设置的位置序号
** parameters           :   无
** Returned value       :   第1个被设置的位序号
***********************************************************************************************************/
uint32_t tBitmapGetFirstSet (tBitmap * bitmap);

#endif /* TLIB_H */

tBitmap.c：

/*************************************** Copyright (c)******************************************************
** File name            :   tBitmap.c
** Latest modified Date :   2016-06-01
** Latest Version       :   0.1
** Descriptions         :   tinyOS所用的位图数据结构。
**
**--------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Created by           :   01课堂 lishutong
** Created date         :   2016-06-01
** Version              :   1.0
** Descriptions         :   The original version
**
**--------------------------------------------------------------------------------------------------------
** Copyright            :   版权所有，禁止用于商业用途
** Author Blog          :   http://ilishutong.com
**********************************************************************************************************/
#include "tLib.h"

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapInit
** Descriptions         :   初始化bitmap将所有的位全清0
** parameters           :   无
** Returned value       :   无
***********************************************************************************************************/
void tBitmapInit (tBitmap * bitmap) 
{
	bitmap->bitmap = 0;
}

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapPosCount
** Descriptions         :   返回最大支持的位置数量
** parameters           :   无
** Returned value       :   最大支持的位置数量
***********************************************************************************************************/
uint32_t tBitmapPosCount (void) 
{
	return 32;
}

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapSet
** Descriptions         :   设置bitmap中的某个位
** parameters           :   pos 需要设置的位
** Returned value       :   无
***********************************************************************************************************/
void tBitmapSet (tBitmap * bitmap, uint32_t pos)
{
	bitmap->bitmap |= 1 << pos;
}

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapClear
** Descriptions         :   清除bitmap中的某个位
** parameters           :   pos 需要清除的位
** Returned value       :   无
***********************************************************************************************************/
void tBitmapClear (tBitmap * bitmap, uint32_t pos)
{
	bitmap->bitmap &= ~(1 << pos);
}

/**********************************************************************************************************
** Function name        :   tBitmapGetFirstSet
** Descriptions         :   从位图中第0位开始查找，找到第1个被设置的位置序号
** parameters           :   无
** Returned value       :   第1个被设置的位序号
***********************************************************************************************************/
uint32_t tBitmapGetFirstSet (tBitmap * bitmap) 
{
	static const uint8_t quickFindTable[] =     
	{
	    /* 00 */ 0xff, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 10 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 20 */ 5,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 30 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 40 */ 6,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 50 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 60 */ 5,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 70 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 80 */ 7,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* 90 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* A0 */ 5,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* B0 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* C0 */ 6,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* D0 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* E0 */ 5,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0,
	    /* F0 */ 4,    0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0
	};

	if (bitmap->bitmap & 0xff)
    {
        return quickFindTable[bitmap->bitmap & 0xff];         
    }
    else if (bitmap->bitmap & 0xff00)
    {
        return quickFindTable[(bitmap->bitmap >> 8) & 0xff] + 8;        
    }
    else if (bitmap->bitmap & 0xff0000)
    {
        return quickFindTable[(bitmap->bitmap >> 16) & 0xff] + 16;        
    }
    else if (bitmap->bitmap & 0xFF000000)
    {
        return quickFindTable[(bitmap->bitmap >> 24) & 0xFF] + 24;
    }
    else
    {
        return tBitmapPosCount();
    }
}

参考资料：

  1. 【李述铜】从0到1自己动手写嵌入式操作系统
数据结构之位图
honeyJ
04-08 541
位图，就是Bit_map，是用一个bit位来标记某个元素对应的Value， 而Key即是该元素。 由于采用了Bit为单位来存储数据，因此在存储空间方面，可以大大节省。 我们来看一个具体的例子： 设我们要对0-7内的5个元素(4,7,2,5,3)排序（假设这些元素没有重复），那么我们就可以采用Bit_map的方法来达到排序的目的。 要表示8个数，我们就只需要8个Bit（1Bytes） （1）
【数据结构与算法】位图
最新发布
2301_78022459的博客
11-19 953
【数据结构与算法】位图
C++_BitMap（位图）
hello呀！
08-26 1590
位图的概念 数据是否在给定的整形数据中，结果是在或者不在，刚好是两种状态，可以使用一个二进制比特位来代表数据是否存在的信息，如果二进制比特位为1，代表存在，为0代表不存在。 位图，就是用每一位来存放某种状态，适用于大规模数据，但数据状态又不是很多的情况。通常是用来判断某个数据存不存在的。 位图的实现 class BitSet { public: BitSet(size_t range) ...
【位图（Bitmap）】数据结构：高效存储与处理大量数据
StuLearn-LJC的博客
03-01 2826
位图是一种数据结构，是用每一位来存放某种状态，适用于海量数据，整数，数据无重复的场景。通常是用来判断某个数据存不存在的。数据是否在给定的整形数据中，结果是在或者不在，刚好是两种状态，那么可以使用一个二进制比特位来代表数据是否存在的信息，如果二进制比特位为1，代表存在，为0代表不存在。
位图数据结构在排序算法中的应用.pdf
08-07
位图数据结构是一种以位为单位的存储结构，它在处理有限定义域内的稠密集合排序问题时，能极大提升排序效率，减少内存消耗。当需要排序的数据具有稀疏性，即数据值的范围远大于数据集合中不同值的数量时，位图数据...
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09-10 408
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【数据结构】位图
Cheng_913的博客
04-12 1658
位图（bitmap)，就是用每一位存放某种状态，适用于数据较多，且状态不多的情况。在Linux系统中，用位图来表示是否接收到进程发送的信号，接收到信号则将相关的比特位置1。 给出40亿个不重复的无符号整数，没排过序；在给定一个无符号的整数，判断这个数是不是在这40亿个数中。 这道题的解决方法也用到了位图，一个无符号的整数能表示的最大的值是2^32=42亿多，每一个无符号的整数占用4个字节，那么...
数据结构—位图
一只学弱。
11-14 566
在计算机中，每一个数据都是以二进制0/1来保存，每一个字节byte包括8个bit，每一个bit存储一个0/1的信息。 一 .为什么使用位图我们可以通过对每一个bit位的操作来标识一些信息，比如当当前bit为0时，表示不存在，当当前bit为1时，表示存在。 而位图正是利用每一个bit位能标识两种不同的信息。那么我们在构建位图之前，我们先来了解下，在计算机中的位运算。 运算符 含义 &
深入解析BMP位图数据结构文档
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