C++bitset原理与用法解析

位图（bitset）的原理就是利用每个比特位的0/1这两种状态来表示存在或者不存在这两种状态，比如：有在0~100之间的不重复整数80个，如何判断哪些数在，通常用一个array[100]，用这80个数来做array的下标，将存在的下标置为1，遍历数组就能知道知道哪些数据在，但是当数据量比较大的时候，这种方法就显得比较浪费，甚至不可行，比如有40亿个不重复的整数，此时前面的方法明显不可行，因为这些数放进内存就要占约15G的内存，所以我们对每一个比特位进行编址（如下图），用它们的0表示不存在，用1表示存在，如此一来就缩小到约500M的内存就可以解决这个问题：



下面看模拟实现：

class BitSet
{

public:
BitSet(size_t n)
{
_table.resize((n>>5)+1, 0);
}

void Set(const int& num)
{
size_t index = num >> 5;
size_t pos = num % 32;

_table[index] |= (1 << pos);
}

void Reset(const int& num)
{
size_t index = num >> 5;
size_t pos = num % 32;
_table[index] &= ~(1 << pos);
}

protected:
vector<int> _table;
//  这里以int为例便于模拟实现（一个int，4个字节，可以表示32个数），
//  实际则可以控制输入所需的位数（详见后续）

};

下面看标准库中的用法解析：

void STL_bitset()
{

// bitset<n> b;b有n位，每位都为0.参数n可以为一个表达式.

bitset<5> b0;
cout <<"b0: "<< b0 << endl;     //则"b0"为"00000";

// bitset<n> b(unsigned long u);b有n位, 并用u赋值;如果u超过n位, 则顶端被截除

bitset<5> b1(5);
cout << "b1: " << b1 << endl;;  //则"b1"为"00101";

// bitset<n> b(string s);b是string对象s中含有的位串的副本
string bitval("10011");
bitset<5> b2(bitval,4);
cout << "b2: " << b2 << endl;           //则"b2"为"10011";

//  bitset<n> b(s, pos);b是s中从位置pos开始位的副本, 前面的多余位自动填充0;
string bitval3("01011010");
bitset<10> b3(bitval3, 3);
cout << "b3: " << b3 <<endl;            //则"b3" 为 "0000011010";

//  bitset<n> b(s, pos, num);b是s中从位置pos开始的num个位的副本, 如果num<n, 则前面的空位自动填充0;
string bitval4("11110011011");
bitset<6> b4(bitval4, 3, 6);
cout << "b4: " << b4 << endl;           //则"b0" 为 "100110";

// 流
// os << b
//  把b中的位集输出到os流
//  os >> b
//  输入到b中, 如"cin>>b", 如果输入的不是0或1的字符, 只取该字符前面的二进制位.

//   属性方法比较简单，基本可以见名知意，不验证
//  bool any()
//  是否存在置为1的二进制位 ? 和none()相反

//  bool none()
//  是否不存在置为1的二进制位, 即全部为0 ? 和any()相反.

//  size_t count()
//  二进制位为1的个数.

//  size_t size()
//  二进制位的个数

//  flip()
//  把所有二进制位逐位取反

//  flip(size_t pos)
//  把在pos处的二进制位取反

//  bool operator[](size_type _Pos)
//  获取在pos处的二进制位

//  set()
//  把所有二进制位都置为1

//  set(pos)
//  把在pos处的二进制位置为1

//  reset()
//  把所有二进制位都置为0

//  reset(pos)
//  把在pos处的二进制位置为0

//  test(size_t pos)
//  在pos处的二进制位是否为1 ?

//  unsigned long to_ulong()
//  用同样的二进制位返回一个unsigned long值

//  string to_string()
//  返回对应的字符串.

//

}

运行结果：