位图结构

文章目录

• 简介
• 实现原理
• 位运算的实现
• 实现

简介

• 位图结构实现是参考[邓俊辉]数据结构习题解析第三版
  • 位图是一种特殊的序列结构，可以动态表示一组无符号整数构成的集合。其长度无限，且其中每个元素的取值都是布尔值(初始false)
    • bool test(int k) 整数k是否存在
    • void set(int k) 整数k放入集合
    • void clear(int k) 删除整数k
• 本文用来记录和学习

实现原理

• 利用存储char的向量实现
  • 整数k对应的序是 k >> 3 (char一个字节8比特位)
  • 余数(k && 0x07) n 由当前元素的第n个元素置为1来表示

位运算的实现

• 余数部分设计到位运算下面解释下具体的过程
  • 余数范围是[0，7]，k & 0000 0111 可以等到
  • 0x07 (2进制)00000111 7(10进制)
  • (0x80 >> (k & 0x07)) 将余数位对应的比特位置为掩码
    • 0x80 (二进制)10000000 (10进制) 128
  • M[k>> 3] |= (0x80 >> (k & 0x07)); 当前字节中余数对应的比特位一定是1

实现

class Bitmap {
private:
    char *M; // 比特图所存放的空间
    int N; // 容量为N*sizeof(char)*8 容量
protected:
    void init(int n) {
        // 全入除法(ceil) 向量的容量
        N = (n + 7) / 8;

        // 初始化向量
        M = new char[N];

        //
        memset(M, 0, N);
    }

public:
    // 构造函数
    Bitmap(int n = 8) { init(n); }

    // 按照指定规模,从指定文件中读取Bitmap
    Bitmap(char *file, int n = 8) {
        // 初始化
        init(n);

        // 读取文件
        FILE *fp = fopen(file, "r");
        fread(M, sizeof(char), N, fp);
        fclose(fp);
    }

    // 析构释放比特图空间
    ~Bitmap() {
        delete[] M;
        M = NULL;
    }

    //将位图整体导出至指定空间
    void dump(char *file) {
        FILE *fp = fopen(file, "w");
        fwrite(M, sizeof(char), N, fp);
        fclose(fp);
    }

    // 将第k位设置为true(将整数k加入当前集合)
    void set(int k) {
        // 查看是否扩容
        expand(k);

        // 在向量中的序
        int index = k >> 3;
				
        M[index] |= (0x80 >> (k & 0x07));
    }

// 将第k位设置为false(将整数k加入当前集合)
    void clear(int k) {
        // 扩容
        expand(k);

        int index = k >> 3;
        M[index] &= ~(0x80 >> (k & 0x07));
    }

    // 测试k是不是存在
    bool test(int k) {
        expand(k);
        int index = k >> 3;

        return M[index] & (0x80 >> (k & 0x07));
    }

    // 扩容
    void expand(int k) {
        // 还在界内
        if (k < 8 * N) {
            return;
        }

        int oldN = N;
        char *oldM = M;

        // 加倍扩容
        init(2 * k);

        // 复制
        memcpy(M, oldM, oldN);
    }

    // 将前n位转换成字符串 （n是指比特位）
    char *bits2string(int n) {
        // 从0开始, 所以需要检查下n-1是否超过了容量
        expand(n - 1);

        char *str = new char[n + 1];
        str[n] = '\0';

        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            str[i] = test(i) ? '1' : '0';
        }

        return str;
    }
};

来源：CSDN

作者：cominglately

链接：https://blog.csdn.net/cominglately/article/details/104573615