位图与布隆过滤器

最新推荐文章于 2025-11-04 16:34:59 发布

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#位图 #布隆过滤器

本文介绍了位图和布隆过滤器两种数据结构，位图利用二进制0和1存储数据，适用于快速判断整数是否存在；布隆过滤器结合哈希表与位图，用于高效判断字符串是否存在，尽管存在误识别率但空间效率高，常应用于URL去重、垃圾邮件过滤等场景。

位图

用来快速判断一个整数是否在一堆整数中
二进制用0和1来表示数据，位图根据0和1来存储对应的数据，可以大大节省存储空间，并具备排序特性。

例如数组：int arr[ ] = {1，31，53，41，79，201}

创建字符数组 int bitmap[26]（因为数字最大数201，26 * 8=208 < 201）

遍历字符数组的每一位，设置 0 或者 1

通过设置 0 或者 1 来判断这个值是否存在。1表示存在

比如：31
因为（3*8 + 7 = 31）

则需要对 bitmap[3] 的第 7 位设置为 1

位图的基本操作

/*================================================================

# File Name: bitmap.h
# Author: rjm
# mail: rjm96@foxmail.com
# Created Time: 2018年05月22日 星期二 16时30分58秒

================================================================*/

#pragma once


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <inttypes.h>
#include <string.h>

#define TEST_HEAD printf("\n=======================%s==================\n", 
                         __FUNCTION__)


typedef uint64_t BitmapType;

typedef struct Bitmap {
    BitmapType* data; // 数组
    uint64_t capacity; // 需要表示的位数
                       // 例如:要表示100位
                       // 需要的数组元素个数为 
                       // (100 / (sizeof(uint64_t)*8)) + 1
                       // 即为 2 个元素
} Bitmap;

// 初始化
void BitmapInit(Bitmap* bm, uint64_t bits);

// 给某一位设置为 1
void BitmapSet(Bitmap* bm, uint64_t bits);

// 给某一位设置为 1
void BitmapUnset(Bitmap* bm, uint64_t bits);

// 给所有位设置为 1
void BitmapAllSet(Bitmap* bm);

// 给所有位设置为 0
void BitmapAllUnset(Bitmap* bm);

// 测试某一位是否为 1
uint64_t BitmapTest(Bitmap* bm, uint64_t bits);

// 销毁
void BitmapDestroy(Bitmap* bm);

/*================================================================

# File Name: bitmap.c
# Author: rjm
# mail: rjm96@foxmail.com
# Created Time: 2018年05月22日 星期二 16时30分48秒

================================================================*/


#include "bitmap.h"

uint64_t DataSize(uint64_t capacity)
{
    return capacity / (sizeof(BitmapType)*8) + 1;
}

// 初始化
void BitmapInit(Bitmap* bm, uint64_t bits)
{
    if(bm == NULL)
      return ;
    bm->capacity = bits;
    uint64_t size = DataSize(bm->capacity);
    bm->data = (BitmapType*)malloc(sizeof(BitmapType)*size);
    memset(bm->data, 0x0, sizeof(BitmapType)*size);
}
// 给某一位设置为 1
void BitmapSet(Bitmap* bm, uint64_t bits)
{
    if(bm == NULL)
      return ;
    // 例如设置第 50 位为 1, 那么元素下标为 index