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bitset位图的介绍和使用
- 一、bitset的介绍
- 二、bitset的使用
-
- 1、bitset的使用
- 2、bitset运算符的使用
-
- (1)bitset中>>、<<运算符的使用
- (2)bitset中赋值运算符、关系运算符、复合赋值运算符、单目运算符的使用
- (3)bitset中位运算符的使用
- [(4)bitset中[ ]运算符的使用](#(4)bitset中[ ]运算符的使用)
一、bitset的介绍
1、引例
给40亿个不重复的无符号整数,没排过序。给一个无符号整数,如何快速判断一个数是否在这40亿个数中?
我们有以下两种方法:
1、先进行遍历排序,然后通过二分法查找需要找的元素是否在这个堆中。
2、将这组数插入到unordered_set中,通过调用find函数来查找当前的元素是否在这个堆中。
我们看一下这两种方法的时间复杂度:第一个为O(N*logN),第二个为O(N);但最大的问题是,我们有40亿个数,全部加载到内存中有16G的存储空间,空间消耗很大,所以我们用位图来解决:
无符号整数总共有232个,因此记录这些数字就需要232个比特位,也就是512M的内存空间,内存空间完美解决。
2、位图的概念
位图,就是用每一位来存放某种状态,适用于海量数据,数据无重复的场景。通常是用来判断某个数据存不存在的。
3、位图的应用
快速查找某个数据是否在一个集合中。
排序。
求两个集合的交集、并集等。
操作系统中磁盘块标记。
二、bitset的使用
1、bitset的使用
若set、reset和flip三个成员函数未指定指定位进行改变的话,那么就是更改所有位。
cpp
#include <iostream>
#include <bitset>
using namespace std;
int main()
{
bitset<8> bs;
bs.set(3); //设置第3位
bs.set(4); //设置第4位
cout << bs << endl; //00011000
bs.flip(); //反转所有位
cout << bs << endl; //11100111
// 计算位图里面的1的个数
cout << bs.count() << endl; //6
// 获取指定位的状态
cout << bs.test(2) << endl; //1
bs.reset(0); //清空第0位
cout << bs << endl; //11100110
bs.flip(7); //反转第7位
cout << bs << endl; //01100110
// 计算位图里面的1和0的总个数
cout << bs.size() << endl; //8
cout << bs.any() << endl; //1
bs.reset(); //清空所有位
cout << bs.none() << endl; //1
bs.set(); //设置所有位
cout << bs.all() << endl; //1
return 0;
}
2、bitset运算符的使用
(1)bitset中>>、<<运算符的使用
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
#include<bitset>
int main()
{
bitset<8> bs;
cin >> bs; // 10011
cout << bs << endl; // 00010011
return 0;
}
(2)bitset中赋值运算符、关系运算符、复合赋值运算符、单目运算符的使用
赋值运算符:=
关系运算符:==、!=
复合赋值运算符:&=、|=、^=、<<=、>>=
单目运算符:~
cpp
#include<iostream>
#include<string>
#include<bitset>
using namespace std;
int main()
{
bitset<8> bs1(string("10101010"));
bitset<8> bs2(string("10101010"));
bs1 >>= 1;
cout << bs1 << endl; // 01010101
bs2 |= bs1;
cout << bs2 << endl; // 11111111
return 0;
}
(3)bitset中位运算符的使用
&、|、^三个运算符
cpp
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
#include<bitset>
int main()
{
bitset<8> bs1(string("10101010"));
bitset<8> bs2(string("01010101"));
cout << (bs1 & bs2) << endl; // 00000000
cout << (bs1 | bs2) << endl; // 11111111
cout << (bs1 ^ bs2) << endl; // 11111111
return 0;
}
(4)bitset中[ ]运算符的使用
cpp
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
#include<bitset>
int main()
{
bitset<8> bs1(string("10101010"));
cout << bs1[0] << endl; // 0
bs1[0] = 1;
cout << bs1 << endl; // 10101011
return 0;
}