【 C++ 】bitset位图的模拟实现

最新推荐文章于 2025-03-16 21:13:02 发布

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#c++ #bitset位图

1、框架

bitset能实现对数字的位的操作，同时也能通过类似于数组的下标来访问各个位的数值，以执行相应的操作。模拟bitset就是用一个普通的数组来存储数据以达到模拟的目的。

如果我们以一个整型作为比特位的容器，那么如果要求0~N范围的比特位，就需要有N/32+1 个整型来容纳这些比特位，同理如果以char为容器，则需要N/8+1个char来容纳N个比特位。这里我们用vector数组作为底层容纳比特位的容器，且其存储的数据类型为char。
namespace cpp
{
	//N个比特位的位图
	template<size_t N>
	class bitset
	{
	public:
		//构造函数
		bitset();
		//把x映射的位标记成1
		void set(size_t x);
		//把x映射的位标记成0
		void reset(size_t x);
		//判断指定比特位x的状态是否为1
		bool test(size_t x);
		//翻转指定pos
		void flip(size_t x);
		//获取位图中可以容纳位N的个数
		size_t size()
		//统计set中1的位数
		size_t count();
		//判断所有比特位若无置为1，返回true
		bool none();
		//判断位图中是否有位被置为1，若有则返回true
		bool any();
		//全部NUM个bit位被set返回true
		bool all();
	private:
		vector<char> _bits;//位图
	};
}

2、成员函数

构造函数

一个char类型有8个bit位，所以理想状态下N个比特位的位图就需要用到N / 8个字节，但仅限于N是8的整数倍，如果N位10，那么计算下来就会少2个比特位，因此综合考虑，我们给出N / 8 + 1个字节，这样算下来，所需的N个比特位绝对都能访问到，最多可以整除的情况下浪费了8个比特位（1字节）

而构造函数，我们只需要对这所有的比特位（N / 8 + 1）个字节的大小初始化为0即可。
//构造函数
bitset()
{
	//+1保证足够比特位，最多浪费8个比特位
	_bits.resize(N / 8 + 1, 0);
}