位图的介绍及实现

Posted 2022-12-12 遥远的歌s

位图的介绍

在一般的查找中，通常想的是用数组或者STL中的容器存储数据，当查找某个数据是否存在的时候，可以通过一系列查找算法对容器内的数据进行查找。但是如果数据海量，上亿级甚至更高的时候，这样的方法就显得效率很低了，先不说数据是否超范围，单单循环遍历就需要很久，这给用户的体验是非常差的，所以，这里引进的位图的概念。我们知道，查找一个数据是否存在，它只有两种状态，存在或者不存在，所以可以联想到二进制中的0，1，也是两种状态，每一位不是1就是0，所以，我们可以通过每一个bit为的0，1这两种状态来表示某个数是否存在。
位图概念
所谓位图，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。

如上图，(采用int类型)每一个字节8个比特位，那么就可以表示8个数据是否存在，那么一个int类型就能表示32个数据是否存在，数量级已下子就减少了很多。那么，每一个数据对应哪个比特位呢。
首先，先要给位图开辟一定的空间，这里的大小可以根据数据中最大值来进行确定，也可以给一个较大的值，因为位图应用于数量级非常大的数据中，所以实际中可以开辟的大小是自己可以设计的。确定位图得长度后，再看如何将数据对应哪一个bit位。不难看出，因为每个字节占8个bit位，所以只需要确定每个数据在哪一个整数位置就可以，比如数据19，我们除以32得0，则说明19在第0个整数位置中，而对应得bit位，则只除以32取余数部位即可，19模32得19，那么就在该整数位置的第19个bit位中，我们只需要将该bit位置1即可，这样就表示19这个数据存在，将来查找得时候，只需按照该方法判断这一个bit位是否位1，便可知道该数据是否存在

位图的实现

class BitMap

public:
	BitMap(size_t len)//外部传入的带查找数组长度
	
		size = (len/32)+1;
		_bm.resize(size);//给位图开辟好空间
	
	//将数据存到位图中对应的bit位中
	void insert_to_bitmap(int val)
	
		int group = val/32;//得到对应某个字节内
		int idx = val%32;
		_bm[group]|=(1<<idx)//将对应bit位置1
	
	//寻找数据是否存在
	bool find_num(int val)
	
		int group = val/32;
		int idx = val%32;
		//查找对应bit位是否为1
		if((_bm[group]>>idx)&1) return true;
		else return false;
	
	//删除数据
	void delete_num(int val)
    
	    int idx = val / 32;
	    int bitidx = val % 32;
	    //将对应bit位置0
	    _bit[bitidx]&=~(1<<bitidx);
    
private:
	vector<int> _bm;
	size_t size;
;

测试

void test()

  BitMap bit(100);
  bit.Set(4);
  bit.Set(31);
  bit.Set(48);
  bool ret = bit.Test(4);
  cout<<ret<<endl;
  ret = bit.Test(31);
  cout<<ret<<endl;
  ret = bit.Test(48);
  cout<<ret<<endl;
  ret = bit.Test(25);
  cout<<ret<<endl;