Bitmap介紹
bitmap是很有用的結構。所謂的bitmap就是用一個bit位來標記某個元素,而數組下標是該元素。
bitmap優勢
bitmap經常用在大數據的題中,比如10億個int類型的數,如果用int數組存儲的話,那麼需要大約4G內存,浪費內存。如果用bitmap解決,就比較方便。bitmap可以用int來模擬,也可以用byte來模擬,它只是邏輯上的概念,在java語言中寫不出來,我們採用byte。一個byte佔8個bit,如果每一個bit的值是有或者沒有,即1或0,則如下圖所示:
bitmap Java代碼實現
第一步:構建特定長度的byte數組(new byte[capacity/8 + 1]),其中capacity爲整數數組長度(如:10億個數字等)
byte[] bits = new byte[getIndex(n) + 1];
第二步:計算數字num在byte[]中的位置(num/8和num >> 3一樣),也就是說num在byte[k],算這個k是幾
/**
* num/8得到byte[]的index
* @param num
* @return
*/
public int getIndex(int num){
return num >> 3;
}
第三步:計算數字num在byte[index]中的位置,就是在byte[index]的第幾位,每個byte有8位(num % 8)
/**
* num%8得到在byte[index]的位置
* @param num
* @return
*/
public int getPosition(int num){
return num & 0x07;
}
第四步:將所在位置從0變成1,其它位置不變
/**
* 標記指定數字(num)在bitmap中的值,標記其已經出現過
* 將1左移position後,那個位置自然就是1,然後和以前的數據做|,這樣,那個位置就替換成1了
* @param bits
* @param num
*/
public void add(byte[] bits, int num){
bits[getIndex(num)] |= 1 << getPosition(num);
}
解釋如下圖:
第五步:判斷指定數字num是否存在
/**
* 判斷指定數字num是否存在<br/>
* 將1左移position後,那個位置自然就是1,然後和以前的數據做&,判斷是否爲0即可
* @param bits
* @param num
* @return
*/
public boolean contains(byte[] bits, int num){
return (bits[getIndex(num)] & 1 << getPosition(num)) != 0;
}
第六步:重置某一數字對應在bitmap中的值
/**
* 重置某一數字對應在bitmap中的值<br/>
* 對1進行左移,然後取反,最後與byte[index]作與操作。
* @param bits
* @param num
*/
public void clear(byte[] bits, int num){
bits[getIndex(num)] &= ~(1 << getPosition(num));
}
全部代碼如下:
public class Test {
/**
* 創建bitmap數組
*/
public byte[] create(int n){
byte[] bits = new byte[getIndex(n) + 1];
for(int i = 0; i < n; i++){
add(bits, i);
}
System.out.println(contains(bits, 11));
int index = 1;
for(byte bit : bits){
System.out.println("-------" + index++ + "-------");
showByte(bit);
}
return bits;
}
/**
* 標記指定數字(num)在bitmap中的值,標記其已經出現過<br/>
* 將1左移position後,那個位置自然就是1,然後和以前的數據做|,這樣,那個位置就替換成1了
* @param bits
* @param num
*/
public void add(byte[] bits, int num){
bits[getIndex(num)] |= 1 << getPosition(num);
}
/**
* 判斷指定數字num是否存在<br/>
* 將1左移position後,那個位置自然就是1,然後和以前的數據做&,判斷是否爲0即可
* @param bits
* @param num
* @return
*/
public boolean contains(byte[] bits, int num){
return (bits[getIndex(num)] & 1 << getPosition(num)) != 0;
}
/**
* num/8得到byte[]的index
* @param num
* @return
*/
public int getIndex(int num){
return num >> 3;
}
/**
* num%8得到在byte[index]的位置
* @param num
* @return
*/
public int getPosition(int num){
return num & 0x07;
}
/**
* 重置某一數字對應在bitmap中的值<br/>
* 對1進行左移,然後取反,最後與byte[index]作與操作。
* @param bits
* @param num
*/
public void clear(byte[] bits, int num){
bits[getIndex(num)] &= ~(1 << getPosition(num));
}
/**
* 打印byte類型的變量<br/>
* 將byte轉換爲一個長度爲8的byte數組,數組每個值代表bit
*/
public void showByte(byte b){
byte[] array = new byte[8];
for(int i = 7; i >= 0; i--){
array[i] = (byte)(b & 1);
b = (byte)(b >> 1);
}
for (byte b1 : array) {
System.out.print(b1);
System.out.print(" ");
}
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) {
int n = 100;
new Test().create(n);
}
}