BitMap和BitSet

如题所述

第1个回答  2022-07-24

Bit-map的基本思想就是用一个bit位来标记某个元素对应的Value,而Key即是该元素。由于采用了Bit为单位来存储数据,可以很大力度的节省空间,常用于对大量整数做去重和查询操作。

1byte=8bit
1kb=1024byte
1mb=1024kb
1gb=1024mb
java中 int类型占用4个字节=4*8=32bit

从上述结果来看,按位存储比按字节存储数字节约了(7.45/0.233-1约等于31倍空间),而且按字节存储根据内存4G的要求无法一次性在内存中进行处理。

众所周知,每一位的取值无非就是0和1,给每一位编号,那么用0表示数字存在,1表示数字不存在。
假如现在有一个字节也就是8位的空间,那么按照BitMap,可以表示8个数字,

按照上图所示,该字节的8位表示了整数数组[6,5,2,0]。那么java中int类型占用了4个字节,也就是32位,那么就可以最多表示32个数字。超过32位数字呢?那就使用两个以上int去表示。

假设我们要存储的数字最大值位N,则申请int temp[1+N/32]的数组空间,其中:
temp[0]可表示 0~31
temp[1]可表示 32-63
.....以此类推
给定任一整数M,M数字所在数组中的下标位置就应该是M/32,M数字所在的位就是M%32

总共两步
1.找到整数所在数组temp的下标
int index = M/32
2.将temp[index] 的第M%32位置1

temp[index]=temp[index] | (1<<(M%32))

根据bitMap的原理可知,想要清除掉一个数字,那就是将对应的位置0
总共两步
1.找到整数所在数组temp的下标
int index = M/32
2.将temp[index] 的第M%32位置0
temp[index]=temp[index] &(~ (1<<(M%32)))

根据每一位代表一个数字,1表示存在,0表示不存在,那么只需要判断整数对应位是否位1即可
总共两步
1.找到整数所在数组temp的下标
int index = M/32
2.将temp[index] 的第M%32位置0
temp[index] &(1<<(M%32) != 0?"存在":"不存在"

运行结果

BitSet就是实现了Bit-Map算法。BitSet位于java.util包下,从JDK1.0开始就已经有了。该类实现了一个按需增长的位向量。位集的每一个组件都有一个boolean类型的值。BitSet的每一位代表着一个非负整数。可以检查、设置、清除单个位。一个BitSet可以通过逻辑与、逻辑或、逻辑异或去修改另一个BitSet。默认情况下,所有位的标识都是false。

设值

清除

检查

BitSet有三种构造方法,我们直接来看无参构造器

可以看到BitSet是使用long数组存储。那么long类型占用8个字节,即64位,一个long类型可表示64个数字。默认设置BitSet可表示最大的位数为64位。与上述自己实现的基本类似。

再来看set方法

get方法

clear方法

可以看到JDK中的BitSet实现原理与第三节中一样,采用Bit-Map思想,BitSet封装较多的API,可供开发者们随意使用。

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