BitMap

位圖（bitmap）是一種非常常用的結(jié)構(gòu)，在索引，數(shù)據(jù)壓縮等方面有廣泛應(yīng)用。位圖是通過將數(shù)組下標(biāo)與應(yīng)用中的一些值關(guān)聯(lián)映射，數(shù)組中該下標(biāo)所指定的位置上的元素可以用來標(biāo)識應(yīng)用中值的情況（是否存在或者數(shù)目 或者計(jì)數(shù)等），位圖數(shù)組中每個元素在內(nèi)存中占用1位，所以可以節(jié)省存儲空間。位圖是一種非常簡潔快速的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它能同時使存儲空間和速度最優(yōu)化。如可用一個10位長的字符串來表示一個所有元素都小于10的簡單的非負(fù)整數(shù)集合，例如，可以用如下字符串表示集合{1,2,4,5,8} ，對應(yīng)位置數(shù)字存在標(biāo)記為1，否則標(biāo)記為0。

這里BitMap指的是把數(shù)據(jù)存放在一個以bit為單位的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里。
每位都只有0和1兩個值。為0的時候，證明值不存在，為1的時候說明存在。

舉例來說：

[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

這是24位，也就是24bit, 同時8bit為1個字節(jié)。這里的空間也就是3個字節(jié)。

這個時候假如我們要存放2 4 6 8 9 10 17 19 21這些數(shù)字到我們的BitMap里，我們只需把對應(yīng)的位設(shè)置為1就可以了。

[0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0]

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

假如，我們要存儲的數(shù)據(jù)范圍為0-15，這里的數(shù)據(jù)是16bit:

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]

數(shù)據(jù)為[5, 1, 7, 15, 0, 4, 6, 10]

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 [1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1]

例如：

申請一個int型的內(nèi)存空間，則有4Byte，32bit。輸入 4， 2, 1, 3時：

輸入4：

[ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0]

輸入2：

[ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0]

輸入1：

[ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0]

輸入3：

[ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0]

map映射表

假設(shè)需要排序或者查找的總數(shù)N=10000000,那么我們需要申請的內(nèi)存空間為 int a[N/32 + 1].其中a[0]在內(nèi)存中占32位,依此類推：

bitmap表為：

a[0] ——> 0 - 31

a[1] ——> 32 - 63

a[2] ——> 64 - 95

a[3] ——> 96 - 127

……

位移轉(zhuǎn)換

• 求十進(jìn)制數(shù)0-N對應(yīng)的在數(shù)組a中的下標(biāo)
  公式：index = N / 32即可，index即為對應(yīng)的數(shù)組下標(biāo)。例如N = 76, 則index = 76 / 32 = 2,因此76在a[2]中。

• 求十進(jìn)制數(shù)0-N對應(yīng)的bit位
  bit = N % 32即可，例如 N = 76, bit = 76 % 32 = 12

• 利用移位0-31使得對應(yīng)的32bit位為1

代碼實(shí)現(xiàn)

##include <iostream> #include <vector>using namespace std;class BitMap { public:BitMap( int range ){//開辟空間this->m_bits.resize(range / 32 + 1);}void set( int data ){int index = data / 32; //數(shù)組索引即區(qū)間int temp = data % 32; //具體位置索引this->m_bits[index] |= ( 1 << temp); //左移4位置為1}void reset( int data){int index = data / 32;int temp = data % 32;this->m_bits[index] &= ~( 1 << temp ); //取反}bool test(int data){int index = data / 32;int temp = data % 32;if( this->m_bits[index]&( 1 << temp)){return true;}else{return false;}}private:vector<int> m_bits; };void testBitMap() {BitMap bitmap_1(-1);BitMap bitmap_2(31);bitmap_2.set(16);bitmap_2.set(1);cout<< bitmap_2.test(16) << endl;bitmap_2.reset(16);cout<< bitmap_2.test(16) << endl; }int main() {testBitMap(); }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的BitMap的原理介绍与实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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