哈希变形---位图(bitmap)
位图是哈希的一种扩展，本质上是一种数组，即每个二进制位表示一种状态，0表示不存在，1表示存在
1>所谓的位图就是用bit位来存放数据的某种状态,适用于大规模的数据.
2>位图结构
我们先来用腾讯的一道大数据题引出位图结构吧。比如说：给40亿个不重复且无序的无符号整数，现在给你一个整数让你快速判断出它是否存在？（假设我们只有4G内存）
40亿个数需要160亿字节，等同于16GB，一次性是无法将40亿个数据加载到内存中的，因此引入了位图。
40亿个数我们只需要知道它存在与不存在,所以我们用40亿个bit位来标识它的存在状态就好.
那么40亿/8=5亿个字节也就是500 000 000 = 0.5G,这样一来就可以解决加载内存的问题了.
那么我们的问题是:一个数据该在哪个字节,以及该字节的哪一位呢.
一个数据arr[i]------我们假如以一个整形空间为一个单元,我们把arr[i]的值记为pos,那么该数据在该整形单元的pos>>5(pos/32)的这个字节中,在该字节的pos%32的bit位上.
3>位图实现
BitMap.h
typedef struct BitMap
{
int * Bit_bset;//位的集合
int _capacity;
int _size;//有效bit位的个数
}BitMap;
void BitMapInit(BitMap * bmp,int capacity);
void BitMapSet_zero(BitMap * bmp,int pos);
void BitMapSet_one(BitMap *bmp,int pos);
int BitMapTest(BitMap *bmp, int pos);//测试bit位为1还是为0;
int BitMapSize(BitMap *bmp);
int BitMapCount(BitMap *bmp);
void BitMapDestroy(BitMap *bmp);
BitMap.c
#include "BitMap.h"
#include<stdlib.h>
#include<assert.h>
#include<malloc.h>
void BitMapInit(BitMap * bmp, int total_Bit){
assert(bmp); //total_Bit代表总共的bit位数
bmp->_capacity = (total_Bit >> 5 )+ 1;//代表需要的整形空间的个数
bmp->Bit_bset = calloc(bmp->_capacity, sizeof(int));//void *calloc(空间的个数,每个空间的字节数);
bmp->_size = total_Bit;//有效比特位的个数
}
//将pos的位置0;
void BitMapSet_zero(BitMap * bmp, int pos){
assert(bmp);
int pos_Byte = pos >> 5;
int pos_Bit = pos % 32;
if (pos > bmp->_size)
return;
bmp->Bit_bset[pos_Byte] = bmp->Bit_bset[pos_Byte] &( ~(1 << pos));
}
//将pos的位置1;
void BitMapSet_one(BitMap *bmp, int pos){
assert(bmp);
int pos_Byte = pos >> 5;
int pos_Bit = pos % 32;
if (pos > bmp->_size)
return;
bmp->Bit_bset[pos_Byte] = bmp->Bit_bset[pos_Byte] |(1 << pos);
}
int BitMapTest(BitMap *bmp, int pos)//测试bit位为1还是为0;
{
assert(bmp);
int pos_Byte = pos >> 5;
int pos_Bit = pos % 32;
if (pos > bmp->_size)
return;
return bmp->Bit_bset[pos_Byte] & (1 << pos);
}
int BitMapSize(BitMap *bmp)
{
assert(bmp);
return bmp->_size;
}
//统计bit位上1的个数
int BitMapCount(BitMap *bmp){
int i = 0;
int count = 0;
assert(bmp);
const char * bit1Count = "\0\1\1\2\1\2\2\3\1\2\2\3\2\3\3\4";
for ( i = 0; i <bmp->_capacity; i++)
{
int value = bmp->Bit_bset[i];
int j = 0;
//一个整数占4个字节,我们按一个字节为单元查看bit位上1的个数
while (j<sizeof(bmp->Bit_bset[0])){
char c = value;
//统计一个字节的底4位
count+=bit1Count[c&0x0f];
c >>= 4;
//统计一个字节的高4位
count+=bit1Count[c&0x0f];
value >>= 8;
j++;
}
}
return count;
}
void BitMapDestroy(BitMap *bmp){
assert(bmp);
if (bmp->Bit_bset)
free(bmp->Bit_bset);
bmp->_size = 0;
bmp->_capacity = 0;
}
test.c
#include "BitMap.h"
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
BitMap bmp;
int i = 0;
int len = 0;
int array[] = {1,3,7,4,12,16,19,13,22,18};
BitMapInit(&bmp, 24);
len = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
for ( i = 0; i < len; i++)
{
BitMapSet_one(&bmp, array[i]);
}
if (BitMapTest(&bmp, 22)){
printf("存在\n");
}
if (BitMapTest(&bmp, 20)){
printf("不存在\n");
}
printf("%d\n", BitMapSize(&bmp));
printf("%d\n", BitMapCount(&bmp));
system("pause");
return 0;
}