[从头学数学] 第253节 Python实现数据结构：比特集(BitSet)

最新推荐文章于 2023-08-23 06:14:10 发布

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这篇博客介绍了如何从头开始使用Python实现数据结构比特集（BitSet），重点讲解了其在计算几何中的应用，并通过实例展示了其用法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

剧情提要：
阿伟看到了一本比较有趣的书，是关于《计算几何》的，2008年由北清派出版。很好奇
它里面讲了些什么，就来看看啦。

正剧开始：
星历2016年08月01日 10:17:09, 银河系厄尔斯星球中华帝国江南行省。

[工程师阿伟]正在和[机器小伟]一起研究[计算几何]]。

Python的实现：

<span style="font-size:18px;">###
# @usage   比特集
# @author  mw
# @date    2016年08月01日  星期一  08:06:58 
# @param
# @return
#
###
class BitSet(object):
    # from low to high "00000001 00000010 00000011", the array is [1, 2, 3]
    def __init__(self, capacity = 64):        
        #"B"类型相当于 C 语言的 unsigned char， 即占用1byte（8位），所以size大小设置为8
        self.unit_size = 8
        self.unit_count = abs(math.floor((capacity + self.unit_size - 1) / self.unit_size));
        self.capacity = capacity
        self.arr = array.array("B", [0] * self.unit_count)
 
    def any(self):
        #是否存在置为 1 的位
        for a in self.arr:
            if a != 0:
                return True
        return False
 
    def all(self):
        #是否所有位都为 1， 即是否存在置为 0 的位
        t = (1 << self.unit_size) - 1
        for a in self.arr:
            if (a & t) != t:
                return False
        return True     
 
    def none(self):
        #是否所有位都为 0，即是否不存在置为 1 的位
        for a in self.arr:
            if a != 0:
                return False
        return True

    #所有位为零为真
    def isEmpty(self):
        return self.none();

    #至少一位为1，返回真
    def intersects(self):
        return self.any();

    #位的数量
    def length():
        return self.size();

    def __len__():
        return self.size();

    def size(self):
        #所有位的个数
        return self.unit_count * self.unit_size        
 
    def count(self):
        #置为 1 的位的个数
        c = 0
        for a in self.arr:
            while a > 0:
                if a & 1:
                    c += 1
                a = a>>1
        return c 
 
    def get(self, pos):
        #获取第 pos 位的值
        index = int(pos / self.unit_size)
        offset = (self.unit_size - (pos - index * self.unit_size