BitSet 的使用

Posted 2022-11-24 zongmin

BitSet 的简单介绍

BitSet，即位图，是位操作的对象，值只有 0 或 1（即 false 或 true）。

Java 的 BitSet 内部维护着一个 long 数组，默认初始化时数组的长度为 1，随着数据的增加，BitSet 会自动扩容。

public class BitSet implements Cloneable, java.io.Serializable 
    private long[] words;

构造方法

//创建一个默认的对象（64为），所有位初始化为 false
BitSet();

//允许用户指定初始大小，所有位初始化为 false
BitSet(int nbits);

常用方法

//a = a & b
void and(BitSet set);
          
//a = a & !b
void andNot(BitSet set);

//a = a^b
void xor(BitSet set);

//a = a | b
void or(BitSet set);

//将指定索引处的位设置为 true
void set(int bitIndex)
          
//将指定索引处的位设置为指定的值
void set(int bitIndex, boolean value);
          
//将指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）范围内的位设置为 true
void set(int fromIndex, int toIndex);
          
//将指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）范围内的位设置为指定的值
void set(int fromIndex, int toIndex, boolean value);

//返回指定索引处的位值
boolean get(int bitIndex);
          
//返回一个新的 BitSet，它由 fromIndex（包括）到 toIndex（不包括）范围内的位组成
BitSet get(int fromIndex, int toIndex);

//返回此 BitSet 的“逻辑大小”，即实际使用的位数
int length();
          
//返回此 BitSet 表示位值时实际使用空间的位数，即 words.length * 64
int size();  

//将此 BitSet 中的所有位设置为 false
void clear();
          
//将索引指定处的位设置为 false
void clear(int bitIndex);
          
//将指定的 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）范围内的位设置为 false
void clear(int fromIndex, int toIndex);
          
//将指定索引处的值设置为其当前值的补码
void flip(int bitIndex);
          
//将 fromIndex（包括）到指定的 toIndex（不包括）范围内的每个位设置为其当前值的补码
void flip(int fromIndex, int toIndex);
          
//返回此 BitSet 中设置为 true 的位数
int cardinality();
          
//如果指定 BitSet 中设置为 true 的位，在此 BitSet 中也为 true，则返回 ture
boolean intersects(BitSet set);
          
//如果此 BitSet 中没有包含任何设置为 true 的位，则返回 ture
boolean isEmpty();
          
//返回 fromIndex（包括）之后第一个设置为 false 的位的索引
int nextClearBit(int fromIndex);

//返回 fromIndex（包括）之后的第一个设置为 true 的位的索引
int nextSetBit(int fromIndex);
         
//返回该 BitSet 中为 true 的索引的字符串拼接形式
String toString();

//返回 hashcode 值
int hashcode();

//复制此 BitSet，生成一个与之相等的新 BitSet。
Object clone();

//将此对象与指定的对象进行比较。
boolean equals(Object obj);

BitSet 的简单使用

import java.util.BitSet;

public class BitSetDemo 
    public static void main(String args[]) 
        BitSet bits1 = new BitSet(16);
        BitSet bits2 = new BitSet(16);

        for (int i = 0; i < 16; i++) 
            if ((i % 2) == 0) 
                bits1.set(i);    //1010-1010-1010-1010
            

            if ((i % 5) != 0)   //0111-1011-1101-1110
                bits2.set(i);
            
        

        System.out.println(bits1);  //0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14
        System.out.println(bits2);  //1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14

        // bits2 = bits2 & bits1
        bits2.and(bits1);           //0010-1010-1000-1010
        System.out.println(bits2);  //2, 4, 6, 8, 12, 14

        // bits2 = bits2 | bits1
        bits2.or(bits1);            //1010-1010-1010-1010
        System.out.println(bits2);  //0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14

        // bits2 = bits2 ^ bits1
        bits2.xor(bits1);            //0000-0000-0000-0000
        System.out.println(bits2);   //
    

• 有 \(1\) 千万个随机数，随机数的范围在 \(1\) 到 \(1\) 亿之间。现在要求写出一种算法，将 \(1\) 到 \(1\) 亿之间没有在随机数中出现的数求出来？

import java.util.BitSet;
import java.util.Random;

public class BitSetDemo 

    public static void main(String args[]) 
        Random random = new Random();
        //索引为 0 的位置弃用
        BitSet bitSet = new BitSet(100000001);

        for (int i = 0; i < 10000000; i++) 
            //随机选取 1 到 100000000 的数，并将 BitSet 中相应的位设为 true
            bitSet.set(random.nextInt(100000000) + 1);
        

        System.out.println("1~1 亿不在上述随机数中有：" + (100000000 - bitSet.cardinality()));
        for(int i = 1; i <= 100000000; i++) 
            if(!bitSet.get(i)) 
                System.out.println("i");