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bitset的模拟实现
一、函数接口总览
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;
namespace JRH
{
// 模拟实现位图
template<size_t N>
class bitset
{
public:
// 构造函数
bitset();
// set设置位
void set(size_t pos);
// reset清空
void reset(size_t pos);
//反转位
void flip(size_t pos);
//获取位的状态
bool test(size_t pos);
//获取可以容纳的位的个数
size_t size();
//获取被设置位的个数
size_t count();
//判断位图中是否有位被设置
bool any();
//判断位图中是否全部位都没有被设置
bool none();
//判断位图中是否全部位都被设置
bool all();
//打印函数
void Print();
private:
vector<int> _bits;
};
}
二、bitset类的实现
1、构造函数
在构造位图时，我们需要根据所给位数N，创建一个N位的位图，并且将该位图中的所有位都初始化为0。
我们知道，一个整型有32个比特位，但我们传来的位图肯定不可能是32的倍数的，所以我们就需要在结束完/32以后就加1，往后多开一个32个位的空间，将多余的空间放到下一个位图中。
如下图：我们假如有40位，我们则需要开两个整型（多开一个），并将这40放进去。
// 构造函数
bitset()
{
_bits.resize(N / 32 + 1, 0);
}
2、set（设置）
// set设置位
void set(size_t pos)
{
assert(pos < N);
// 除一下找到在第几个
int i = pos / 32;
int j = pos % 32;
_bits[i] |= (1 << j);
}
3、reset（重置）
// reset清空
void reset(size_t pos)
{
assert(pos < N);
// 除一下找到在第几个
int i = pos / 32;
int j = pos % 32;
_bits[i] &= (~(1 << j));
}
4、flip（反转）
//反转位
void flip(size_t pos)
{
assert(pos < N);
// 找到在哪里
int i = pos / 32;
int j = pos % 32;
_bits[i] ^= (1 << j);
}
5、test（获取位状态）
//获取位的状态
bool test(size_t pos)
{
assert(pos < N);
// 找到位置
int i = pos / 32;
int j = pos % 32;
if (_bits[i] & (1 << j))
return true;
else
return false;
}
6、size（算长度/个数）
size成员函数用于获取位图中可以容纳的位的个数，即直接计算参数模板中的位的个数即可。
//获取可以容纳的位的个数
size_t size()
{
return N;
}
7、count（算位图中被设置的个数）
//获取被设置位的个数
size_t count()
{
size_t count = 0;
for (auto e : _bits)
{
int num = e;
// 计算1的个数
while (num)
{
num = num & (num - 1);
count++;
}
}
return count;
}
8、any（该位图中是否有位被设置）
只需要一个for循环，如果有一个是1则返回true，遍历结束都没有1则返回false。
//判断位图中是否有位被设置
bool any()
{
for (auto e : _bits)
{
if (e != 0)
{
return true;
}
}
return false;
}
9、none（判断位图中是否全部位都没有被设置）
只需要返回any的逻辑取反即可。
//判断位图中是否全部位都没有被设置
bool none()
{
return !any();
}
10、all（判断是否全被设置）
1、先检查前n-1个整数的二进制是否为全1
2、再检查最后一个整数的前N%32个比特位是否为全1
//判断位图中是否全部位都被设置
bool all()
{
size_t n = _bits.size();
// 先判断前n-1个整数
for (size_t i = 0; i < n - 1; ++i)
{
// 取反后不全为0则取反前不全为1
if (~_bits[i] != 0)
{
return false;
}
}
// 再判断第n个整数的bite位
for (size_t j = 0; j < N % 32; j++)
{
if ((_bits[n - 1] & (1 << j)) == 0)
{
return false;
}
}
return true;
}
11、Print（打印函数）
打印函数就是先打印前n-1个数值的比特位的值，再打印最后一个整数的32个比特位中前面被设置的值。
//打印函数
void Print()
{
int count = 0;
size_t n = _bits.size();
// 先打印前n-1
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < 32; j++)
{
if (_bits[i] & (1 << j))
{
cout << "1";
}
else
{
cout << "0";
}
count++;
}
}
// 再打印第n个的比特位
for (int j = 0; j < N % 32; j++)
{
if (_bits[n - 1] & (1 << j))
{
cout << "1";
}
else
{
cout << "0";
}
count++;
}
cout << endl;
cout << " " << count << endl;
}