C++实现BitMap位图类

2022-03-01 21:00:31 阅读：222 来源： 互联网

标签：index num int 32 C++ BitMap 位图类 bits

bitmap意为位图，它的每一位用于存放状态，适用于大规模并且不重复的数据，判断某个数据是否存在于位图之中。

之前看过一道腾讯的面试题，有两组数据分别是40亿个QQ号码和60亿个QQ号码，需要查找它们之间重合的数据。如果使用暴力查找一一匹配的话，时间和空间是都吃不消，时间和空间的复杂度很高，很不适用；如果使用分治法分批处理的话，内存可以降低，但是时间复杂度依然很高，也不太适用。如果使用位图的话，就可以很好的解决这个问题，时间空间上都吃的消。

在C++中，整型占32位4个字节。如果使用暴力查找和分治法的话，每个数据都需要占这么多内存，但是如果使用位图，每32个数据只需要占一个整型的内存，在整型的每个位上存储某个数据的是否存在的状态，存在为1，不存在则为0，用第一个整型保存0-31的状态，第二个整型就用来保存32-63的状态，以此类推，直接节省了32倍的内存空间，而查找单个元素的时候时间复杂度只有恐怖的O(1),非常之快！

存储数据的大小应为 size/32+1，num/32作为数据访问下标，num%32作为数据所在的比特位，设置数据需要把该数据对应的比特位置1，删除则置0，查找就判断该数据对应的比特位是否为1。

实现代码如下(BitMap.hpp)：

#pragma once

#include <assert.h>

class BitMap
{
public:
    //构造函数
    BitMap(const size_t & range) {
        assert(range >= 0);
        if (bits != nullptr) {
            delete[] bits;
        }
        count = range;
        size = range / 32 + 1;
        bits = new unsigned int[size];
    }
    //析构函数
    ~BitMap() {
        delete[] bits;
    }
    //初始化数据，把所有数据置0
    void init() {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            bits[i] = 0;
    }
    //增加数据到位图
    void add(const size_t & num) {
        assert(count > num);
        int index = num / 32;
        int bit_index = num % 32;
        bits[index] |= 1 << bit_index;
    }
    //删除数据到位图
    void remove(const size_t & num){
        assert(count > num );
        int index = num / 32;
        int bit_index = num % 32;
        bits[index] &= ~(1 << bit_index);
    }
    //查找数据到位图
    bool find(const size_t & num) {
        assert(count > num);
        int index = num / 32;
        int bit_index = num % 32;
        return (bits[index] >> bit_index) & 1;
    }
//位图相关数据
private:
    unsigned int* bits=nullptr;
    int size;
    int count;
};

使用方法如下：

#include "BitMap.hpp"
#include <iostream>

int main()
{

    BitMap bitmap(1024);

    bitmap.init();

    bitmap.add(432);
    bitmap.add(1022);

    std::cout << bitmap.find(1022) << std::endl;
    std::cout << bitmap.find(432) << std::endl;
    std::cout << bitmap.find(3) << std::endl;

    bitmap.remove(1022);

    std::cout << bitmap.find(1022) << std::endl;

    getchar();
    return 0;
}

输出结果：

关注微信公众号: 笑马编程 后台发送：C++资料，

即可领取C++相关学习资料哦！

标签：index,num,int,32,C++,BitMap,位图类,bits
来源： https://blog.csdn.net/m0_64428335/article/details/123215778

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9

C++实现BitMap位图类