所谓的Bit-map就是用一个bit位来标记某个元素对应的Value, 而Key即是该元素。由于采用了Bit为单位来存储数据,因此在存储空间方面,可以大大节省。
来看一个具体的例子,假设我们要对0-7内的5个元素(4,7,2,5,3)排序(这里假设这些元素没有重复)。那么我们就可以采用Bit-map的方法来达到排序的目的。要表示8个数,我们就只需要8个Bit(1Bytes),首先我们开辟1Byte的空间,将这些空间的所有Bit位都置为0(如下图:)
然后遍历这5个元素,首先第一个元素是4,那么就把4对应的位置为1(可以这样操作 p+(i/8)|(0×01<<(i%8)) 当然了这里的操作涉及到Big-ending和Little-ending的情况,这里默认为Big-ending),因为是从零开始的,所以要把第五位置为一(如下图):
然后再处理第二个元素7,将第八位置为1,,接着再处理第三个元素,一直到最后处理完所有的元素,将相应的位置为1,这时候的内存的Bit位的状态如下:
然后我们现在遍历一遍Bit区域,将该位是一的位的编号输出(2,3,4,5,7),这样就达到了排序的目的。下面的代码给出了一个BitMap的用法:排序。
位图的实现
由于在C语言中没有bit这种数据类型,因此必须通过位操作来实现。
假如有若干个不重复的正整数,范围在[1-100]之间,因此可以申请一个int数组,int数组大小为100/32+1。
假如有数据32,则应该将逻辑下标为32的二进制位置1,这个逻辑位置在A[1]的最低位(第0位)。
因此要进行置1位操作,必须先确定逻辑位置:字节位置(数组下标)和位位置。
字节位置=数据/32;(采用位运算即右移5位)
位位置=数据%32;(采用位运算即跟0X1F进行与操作)。
其他操作如清0和判断两个操作类似。
C语言实现程序:
#include <stdio.h> #define MAX 1000000 #define SHIFT 5 #define MASK 0x1F #define DIGITS 32 int a[1+MAX/DIGITS]; void set(int n) //将逻辑位置为n的二进制位置为1 { a[n>>SHIFT]=a[n>>SHIFT]|(1<<(n&MASK)); //n>>SHIFT右移5位相当于除以32求算字节位置,n&MASK相当于对32取余即求位位置, } //然后将1左移的结果与当前数组元素进行或操作,相当于将逻辑位置为n的二进制位置1. void clear(int n) { a[n>>SHIFT]=a[n>>SHIFT]&(~(1<<(n&MASK))); //将逻辑位置为n的二进制位置0,原理同set操作 } int test(int n) { return a[n>>SHIFT] & (1<<(n&MASK)); //测试逻辑位置为n的二进制位是否为1 } int main(int argc, char *argv[]) { int i,n; for(i=1;i<=MAX;i++) { clear(i); } while(scanf("%d",&n)!=EOF) { set(n); } for(i=1;i<=MAX;i++) { if(test(i)) printf("%d ",i); } return 0; }
在C++中提供了bitset这种集合,专门用来进行位操作,因此实现起来比较容易
C++版本:
#include <iostream> #include<bitset> #define MAX 1000000 using namespace std; bitset<MAX+1> bit; //声明一个有(MAX+1)个二进制位的bitset集合,初始默认所有二进制位为0 int main(int argc, char *argv[]) { int n,i; while(scanf("%d",&n)!=EOF) { bit.set(n,1); //将第n位置1 } for(i=0;i<=MAX+1;i++) { if(bit[i]==1) printf("%d ",i); } return 0; }
1、在2.5亿个整数中找出不重复的整数,注,内存不足以容纳这2.5亿个整数
解法一:采用2-Bitmap(每个数分配2bit,00表示不存在,01表示出现一次,10表示多次,11无意义)进行,共需内存2^32 * 2 bit=1 GB内存,还可以接受。然后扫描这2.5亿个整数,查看Bitmap中相对应位,如果是00变01,01变10,10保持不变。所描完事后,查看bitmap,把对应位是01的整数输出即可。
2、给40亿个不重复的unsigned int的整数,没排过序的,然后再给一个数,如何快速判断这个数是否在那40亿个数当中?
可以用位图/Bitmap的方法,申请512M的内存,一个bit位代表一个unsigned int值。读入40亿个数,设置相应的bit位,读入要查询的数,查看相应bit位是否为1,为1表示存在,为0表示不存在。
3、给40亿个unsigned int的整数,如何判断这40亿个数中哪些数重复?
同理,可以申请512M的内存空间,然后读取40亿个整数,并且将相应的bit位置1。如果是第一次读取某个数据,则在将该bit位置1之前,此bit位必定是0;如果是第二次读取该数据,则可根据相应的bit位是否为1判断该数据是否重复。
原文地址:http://blog.csdn.net/u014082714/article/details/45022567