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C++如何實(shí)現(xiàn)BitMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)_C 語言

作者:yanerhao ? 更新時(shí)間: 2022-09-16 編程語言

分治,分布式。BitMap(位圖)及其升級(jí)版bloom filter是處理海量數(shù)據(jù)常用的方法,這里先介紹BitMap概念及其c++實(shí)現(xiàn)。

一、BitMap位圖

該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了一個(gè)有限定義域內(nèi)的稠密集合,其中的每一個(gè)元素最多出現(xiàn)一次并且沒有其他任何數(shù)據(jù)與該元素相關(guān)聯(lián)。

即使這些條件沒有完全滿足(例如,存在重復(fù)元素或額外的數(shù)據(jù)),也可以用有限定義域內(nèi)的鍵作為一個(gè)表項(xiàng)更復(fù)雜的表格索引。

所謂的Bit-map就是用一個(gè)bit位來標(biāo)記某個(gè)元素對(duì)應(yīng)的Value, 而Key即是該元素。

由于采用了Bit為單位來存儲(chǔ)數(shù)據(jù),因此在存儲(chǔ)空間方面,可以大大節(jié)省。

例如假設(shè)我們要對(duì)0-7內(nèi)的5個(gè)元素(4,7,2,5,3)排序(這里假設(shè)這些元素沒有重復(fù))。

那么我們就可以采用Bit-map的方法來達(dá)到排序的目的。

要表示8個(gè)數(shù),我們就只需要8個(gè)Bit(1Bytes),首先我們開辟1Byte的空間,將這些空間的所有Bit位都置為0,

如下圖:

遍歷第一個(gè)元素4,則在第4為標(biāo)1:

以此來推,遍歷完所有后結(jié)構(gòu):

我們現(xiàn)在遍歷一遍Bit區(qū)域,將該位是bit 1的位的編號(hào)輸出(2,3,4,5,7),這樣就達(dá)到了排序的目的。

二、C++實(shí)現(xiàn)

我們可以用一個(gè)unsigned int類型的數(shù)組或者向量來表示位圖,假設(shè)我們定義vector<unsigned int> a,則 第i位可表示為a[i/32]的i%32位(其中,32*N+r = i,r為i%32,也就是i/32的余數(shù))。

由于計(jì)算機(jī)對(duì)位的操作比乘除法更有效率,這里計(jì)算i/32可以用位移操作:i>>5;計(jì)算i%32可以用1&31

若是一個(gè)char數(shù)組str,則str的第i位為i/8(i>>3)地址塊的第i%8(i&7)位.下面以char為例說明,int類比可知。

#include<iostream>
#include<string>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
class BitMap{
private:
        char *bitmap;
        int gsize;
public:
       BitMap(){
       gsize=(10000>>3)+1;//default 10000
       bitmap= new char[gsize];
       memset(bitmap,0,sizeof(bitmap));
                }
       BitMap(int n){
       gsize=(n>>3)+1;
       bitmap=new char[gsize];
       memset(bitmap,0,sizeof(bitmap));
                  }
       ~BitMap(){delete []bitmap;}
       int get(int x){
       int cur=x>>3;
       int red=x&7;
       if(cur>gsize)return -1;
       return (bitmap[cur]&=1>>red); 
                      }
       bool set(int x){
       int cur=x>>3;//獲取元素位置,除8得到哪個(gè)元素,x/2^3得到那一個(gè)byte 
       int red=x&(7);//邏輯與,獲取進(jìn)準(zhǔn)位置,x&7==x%8.該Byte里第幾個(gè) 
       if(cur>gsize)return 0;
       bitmap[cur]|=1>>red;//賦值,1向右移動(dòng)red位,|表示該位賦值1
       return 1; 
                       }
};

原文鏈接:https://blog.csdn.net/yanerhao/article/details/72848524

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