Go实现bitmap算法

有关bitmap算法的介绍资料网上很多，这里不赘述，各种语言的实现也不少，但是Go语言版的bitmap不多，本文就来写一个Go版的bitmap实现。

首先创建一个 bitmap.go 文件，定义一个bitmap结构体，再提供一些操作方法。详细代码如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112

package bitmap import (     "fmt"     "strings" ) const (     bitSize = 8 ) var bitmask = []byte{1, 1 << 1, 1 << 2, 1 << 3, 1 << 4, 1 << 5, 1 << 6, 1 << 7} // 首字母小写 只能调用 工厂函数 创建 type bitmap struct {     bits     []byte     bitCount uint64 // 已填入数字的数量     capacity uint64 // 容量 } // 创建工厂函数 func NewBitmap(maxnum uint64) *bitmap {     return &bitmap{bits: make([]byte, (maxnum+7)/bitSize), bitCount: 0, capacity: maxnum} } // 填入数字 func (this *bitmap) Set(num uint64) {     byteIndex, bitPos := this.offset(num)     // 1 左移 bitPos 位 进行 按位或 (置为 1)     this.bits[byteIndex] |= bitmask[bitPos]     this.bitCount++ } // 清除填入的数字 func (this *bitmap) Reset(num uint64) {     byteIndex, bitPos := this.offset(num)     // 重置为空位 (重置为 0)     this.bits[byteIndex] &= ^bitmask[bitPos]     this.bitCount-- } // 数字是否在位图中 func (this *bitmap) Test(num uint64) bool {     byteIndex := num / bitSize     if byteIndex >= uint64(len(this.bits)) {         return false     }     bitPos := num % bitSize     // 右移 bitPos 位 和 1 进行 按位与     return !(this.bits[byteIndex]&bitmask[bitPos] == 0) } func (this *bitmap) offset(num uint64) (byteIndex uint64, bitPos byte) {     byteIndex = num / bitSize // 字节索引     if byteIndex >= uint64(len(this.bits)) {         panic(fmt.Sprintf(" runtime error: index value %d out of range", byteIndex))         return     }     bitPos = byte(num % bitSize) // bit位置     return byteIndex, bitPos } // 位图的容量 func (this *bitmap) Size() uint64 {     return uint64(len(this.bits) * bitSize) } // 是否空位图 func (this *bitmap) IsEmpty() bool {     return this.bitCount == 0 } // 是否已填满 func (this *bitmap) IsFully() bool {     return this.bitCount == this.capacity } // 已填入的数字个数 func (this *bitmap) Count() uint64 {     return this.bitCount } // 获取填入的数字切片 func (this *bitmap) GetData() []uint64 {     var data []uint64     count := this.Size()     for index := uint64(0); index < count; index++ {         if this.Test(index) {             data = append(data, index)         }     }     return data } func (this *bitmap) String() string {     var sb strings.Builder     for index := len(this.bits) - 1; index >= 0; index-- {         sb.WriteString(byteToBinaryString(this.bits[index]))         sb.WriteString(" ")     }     return sb.String() } func byteToBinaryString(data byte) string {     var sb strings.Builder     for index := 0; index < bitSize; index++ {         if (bitmask[7-index] & data) == 0 {             sb.WriteString("0")         } else {             sb.WriteString("1")         }     }     return sb.String() }

 代码中有注释，很容易看懂。下面写测试代码，测试这个bitmap。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

package main import (     "bitmap"     "fmt" ) func main() {     array := [...]uint64{0, 6, 3, 7, 2, 8, 1, 4}     var maxNum uint64 = 9     bm := bitmap.NewBitmap(maxNum)     for _, v := range array {         bm.Set(v)     }     bm.Set(5)     fmt.Println(bm.IsFully())     fmt.Println(bm.IsEmpty())     fmt.Println("bitmap 中存在的数字:")     fmt.Println(bm.GetData())     fmt.Println("bitmap 中的二进制串")     fmt.Println(bm.String())     fmt.Println("bitmap 中的数字个数:", bm.Count())     fmt.Println("bitmap size:", bm.Size())     fmt.Println("Test(0):", bm.Test(0))     bm.Reset(5)     fmt.Println(bm.String())     fmt.Println("Test(5):", bm.Test(5))     fmt.Println(bm.GetData()) }

 测试代码的输出如下：

true
false
bitmap 中存在的数字:
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]
bitmap 中的二进制串
00000001 11111111
bitmap 中的数字个数: 9
bitmap size: 16
Test(0): true
00000001 11011111
Test(5): false
[0 1 2 3 4 6 7 8]

最后小结，bitmap的实现代码可以根据需要添加其它方法，本文的实现仅供参考。另外文中的代码不是线程安全的，多线程中使用需要改写bitmap的代码加上锁。