BitSet的使用场景及简单示例

￡神魔★判官ぃ 2021-09-12 05:32 325阅读 0赞

# BitSet简介 #

类实现了一个按需增长的位向量。位 set 的每个组件都有一个boolean值。用非负的整数将BitSet的位编入索引。可以对每个编入索引的位进行测试、设置或者清除。通过逻辑与、逻辑或和逻辑异或操作，可以使用一个BitSet修改另一个BitSet的内容。

默认情况下，set 中所有位的初始值都是false。

每个位 set 都有一个当前大小，也就是该位 set 当前所用空间的位数。注意，这个大小与位 set 的实现有关，所以它可能随实现的不同而更改。位 set 的长度与位 set 的逻辑长度有关，并且是与实现无关而定义的。

除非另行说明，否则将 null 参数传递给BitSet中的任何方法都将导致NullPointerException。

在没有外部同步的情况下，多个线程操作一个BitSet是不安全的

# 基本原理 #

BitSet是位操作的对象，值只有0或1即false和true，内部维护了一个long数组，初始只有一个long，所以BitSet最小的size是64，当随着存储的元素越来越多，BitSet内部会动态扩充，最终内部是由N个long来存储，这些针对操作都是透明的。

用1位来表示一个数据是否出现过，0为没有出现过，1表示出现过。使用用的时候既可根据某一个是否为0表示，此数是否出现过。

一个1G的空间，有 8\*1024\*1024\*1024=8.58\*10^9bit，也就是可以表示85亿个不同的数

# 使用场景 #

常见的应用是那些需要对海量数据进行一些统计工作的时候，比如日志分析、用户数统计等等

如统计40亿个数据中没有出现的数据，将40亿个不同数据进行排序等。  
    现在有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的数求出来

# 代码示例 #

package util; import java.util.Arrays; import java.util.BitSet; public class BitSetDemo { /** * 求一个字符串包含的char * */ public static void containChars(String str) { BitSet used = new BitSet(); for (int i = 0; i < str.length(); i++) used.set(str.charAt(i)); // set bit for char StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("["); int size = used.size(); System.out.println(size); for (int i = 0; i < size; i++) { if (used.get(i)) { sb.append((char) i); } } sb.append("]"); System.out.println(sb.toString()); } /** * 求素数 有无限个。一个大于1的自然数，如果除了1和它本身外，不能被其他自然数整除(除0以外）的数称之为素数(质数） 否则称为合数 */ public static void computePrime() { BitSet sieve = new BitSet(1024); int size = sieve.size(); for (int i = 2; i < size; i++) sieve.set(i); int finalBit = (int) Math.sqrt(sieve.size()); for (int i = 2; i < finalBit; i++) if (sieve.get(i)) for (int j = 2 * i; j < size; j += i) sieve.clear(j); int counter = 0; for (int i = 1; i < size; i++) { if (sieve.get(i)) { System.out.printf("%5d", i); if (++counter % 15 == 0) System.out.println(); } } System.out.println(); } /** * 进行数字排序 */ public static void sortArray() { int[] array = new int[] { 423, 700, 9999, 2323, 356, 6400, 1,2,3,2,2,2,2 }; BitSet bitSet = new BitSet(2 << 13); // 虽然可以自动扩容，但尽量在构造时指定估算大小,默认为64 System.out.println("BitSet size: " + bitSet.size()); for (int i = 0; i < array.length; i++) { bitSet.set(array[i]); } //剔除重复数字后的元素个数 int bitLen=bitSet.cardinality(); //进行排序，即把bit为true的元素复制到另一个数组 int[] orderedArray = new int[bitLen]; int k = 0; for (int i = bitSet.nextSetBit(0); i >= 0; i = bitSet.nextSetBit(i + 1)) { orderedArray[k++] = i; } System.out.println("After ordering: "); for (int i = 0; i < bitLen; i++) { System.out.print(orderedArray[i] + "\t"); } System.out.println("iterate over the true bits in a BitSet"); //或直接迭代BitSet中bit为true的元素iterate over the true bits in a BitSet for (int i = bitSet.nextSetBit(0); i >= 0; i = bitSet.nextSetBit(i + 1)) { System.out.print(i+"\t"); } System.out.println("---------------------------"); } /** * 将BitSet对象转化为ByteArray * @param bitSet * @return */ public static byte[] bitSet2ByteArray(BitSet bitSet) { byte[] bytes = new byte[bitSet.size() / 8]; for (int i = 0; i < bitSet.size(); i++) { int index = i / 8; int offset = 7 - i % 8; bytes[index] |= (bitSet.get(i) ? 1 : 0) << offset; } return bytes; } /** * 将ByteArray对象转化为BitSet * @param bytes * @return */ public static BitSet byteArray2BitSet(byte[] bytes) { BitSet bitSet = new BitSet(bytes.length * 8); int index = 0; for (int i = 0; i < bytes.length; i++) { for (int j = 7; j >= 0; j--) { bitSet.set(index++, (bytes[i] & (1 << j)) >> j == 1 ? true : false); } } return bitSet; } /** * 简单使用示例 */ public static void simpleExample() { String names[] = { "Java", "Source", "and", "Support" }; BitSet bits = new BitSet(); for (int i = 0, n = names.length; i < n; i++) { if ((names[i].length() % 2) == 0) { bits.set(i); } } System.out.println(bits); System.out.println("Size : " + bits.size()); System.out.println("Length: " + bits.length()); for (int i = 0, n = names.length; i < n; i++) { if (!bits.get(i)) { System.out.println(names[i] + " is odd"); } } BitSet bites = new BitSet(); bites.set(0); bites.set(1); bites.set(2); bites.set(3); bites.andNot(bits); System.out.println(bites); } public static void main(String args[]) { //BitSet使用示例 BitSetDemo.containChars("How do you do? 你好呀"); BitSetDemo.computePrime(); BitSetDemo.sortArray(); BitSetDemo.simpleExample(); //BitSet与Byte数组互转示例 BitSet bitSet = new BitSet(); bitSet.set(3, true); bitSet.set(98, true); System.out.println(bitSet.size()+","+bitSet.cardinality()); //将BitSet对象转成byte数组 byte[] bytes = BitSetDemo.bitSet2ByteArray(bitSet); System.out.println(Arrays.toString(bytes)); //在将byte数组转回来 bitSet = BitSetDemo.byteArray2BitSet(bytes); System.out.println(bitSet.size()+","+bitSet.cardinality()); System.out.println(bitSet.get(3)); System.out.println(bitSet.get(98)); for (int i = bitSet.nextSetBit(0); i >= 0; i = bitSet.nextSetBit(i + 1)) { System.out.print(i+"\t"); } } }

参考：

http://blog.csdn.net/haojun186/article/details/8482343