JAVA Bitset應用總結

/** * 演示java.util.BitSet類的使用 * BitSet類表示自動增長位集合 * @author Sking */ package bitset; import java.util.BitSet; public class BitSetAPITest { public static void main(String[] args){ //BitSet的構造函數 BitSet b1=new BitSet(); BitSet b2=new BitSet(20); //set方法演示 for(int i=3;i<20;i+=3) b1.set(i); System.out.println(b1.toString());//{3, 6, 9, 12, 15, 18} for(int i=2;i<15;i+=2) b1.set(i, false); System.out.println(b1.toString());//{3, 9, 15, 18} b2.set(5, 10); System.out.println(b2.toString());//{5, 6, 7, 8, 9} b2.set(8,14,false); System.out.println(b2.toString());//{5, 6, 7} //flip方法演示 b2.flip(10,15); System.out.println(b2.toString());//{5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14} b1.flip(15); System.out.println(b1.toString());//{3, 9, 18} //clear方法演示 b2.clear(10); System.out.println(b2.toString());//{5, 6, 7, 11, 12, 13, 14} b2.clear(6, 9); System.out.println(b2.toString());//{5, 11, 12, 13, 14} b2.clear(); System.out.println(b2.toString());//{} //get方法演示 boolean get9=b1.get(9); System.out.println(get9);//true BitSet b3=b1.get(3,10); System.out.println(b3.toString());//{0, 6} b1.set(7,13); b2.set(9,16); System.out.println(b1.toString());//{3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 18} System.out.println(b2.toString());//{9, 10, 11, 12, 13, 14, 15} //位集操作 b1.and(b2); System.out.println(b1.toString());//{9, 10, 11, 12} b2.xor(b1); System.out.println(b2.toString());//{13, 14, 15} b1.or(b2); System.out.println(b1.toString());//{9, 10, 11, 12, 13, 14, 15} b3.set(13,15); b2.andNot(b3); System.out.println(b2.toString());//{15} //設置位操作 System.out.println(b1.cardinality());//7 System.out.println(b2.isEmpty());//false b2.clear(); System.out.println(b2.isEmpty());//true System.out.println(b1.intersects(b3));//true //大小操作 System.out.println(b1.size());//64 System.out.println(b1.length());//16=15+1 //查找 System.out.println(b1.nextSetBit(9));//9 System.out.println(b1.nextClearBit(9));//16 System.out.println(b1.previousSetBit(20));//15 System.out.println(b1.previousClearBit(15));//8 //類型轉化操作 //byte[] b=b1.toByteArray(); //long[] l=b1.toLongArray(); } }

	/**
	 * 藉助BitSet使用篩選法查找指定範圍內的素數
	 * @param limit 最大正數
	 */
	public static void searchPrime(int limit){
		BitSet bs=new BitSet(limit+1);
		//約定：不是素數的在BitSet中將相應的位設置爲true
		int size=bs.size();
		bs.set(1);
		for(int i=4;i<size;i+=2)
			bs.set(i);//偶數均不是素數
		int finalBit=(int)Math.sqrt(size);
		for(int i=2;i<finalBit;i++)
				for(int j=2*i;j<size;j+=i)
					bs.set(j);
		int cout=0;
		for(int i=1;i<size;i++){
			if(!bs.get(i)){
				System.out.printf("%5d",i);
				if(++cout==0)
					System.out.println();
			}
		}
		System.out.println();
	}
	
	/**
	 * 判斷一個字符串使用了哪些字符，輸出格式爲[字符序列]
	 * @param s 指定的字符串
	 * @return 字符串使用的字符序列
	 */
	public static String whichChars(String s){
		BitSet bs=new BitSet();
		//字符被使用，則將索引等於字符ASCII值的位置設置爲true
		for(int i=0;i<s.length();i++)
			bs.set(s.charAt(i));
		StringBuffer sb=new StringBuffer();
		//輸出格式化
		sb.append('[');
		int len=bs.length();
		for(int i=0;i<len;i++)
			if(bs.get(i))
				sb.append((char)i);
		sb.append(']');
		return sb.toString();	
	}

 

/**
 * 多哈希函數映射的快速查找算法，使用BitSet實現
 * 應用在一些需要快速判斷某個元素是否屬於集合，
 * 但是並不嚴格要求100%正確的場合，實現大數據處理。
 * 應用場景包括：爬蟲中url的存儲。
 * 
Bloom Filter實現原理：
1.創建BitSet，所有位初始爲false，選擇k個哈希函數
2.將插入值運用k個哈希函數映射到k個二進制位，將其設爲true
3.如果k個二進制爲中有一個有false，則表示原紀錄未被加入過；
    如果k個二進制位都有true，則”認爲“原紀錄已被紀錄過，
    但是實際上不能100%確定（false positive）。
 * @author Sking
 */
package bitset;

import java.util.BitSet;

public class BloomFilter {
	/* BitSet初始分配2^24個bit */
	private static final int DEFAULT_SIZE = 1 << 25;
	/* 不同哈希函數的種子，一般應取質數 */
	private static final int[] seeds = new int[] { 5, 7, 11, 13, 31, 37, 61 };
	private BitSet bits = new BitSet(DEFAULT_SIZE);
	/* 哈希函數對象 */
	private SimpleHash[] func = new SimpleHash[seeds.length];

	public BloomFilter() {
		for (int i = 0; i < seeds.length; i++) {
			func[i] = new SimpleHash(DEFAULT_SIZE, seeds[i]);
		}
	}

	// 將字符串標記到bits中
	public void add(String value) {
		for (SimpleHash f : func) {
			bits.set(f.hash(value), true);
		}
	}

	// 判斷字符串是否已經被bits標記
	public boolean contains(String value) {
		if (value == null) {
			return false;
		}
		boolean ret = true;
		for (SimpleHash f : func) {
	//如果出現一次的bits.get(f.hash(value))爲false，則原紀錄未被加入過
			ret = ret && bits.get(f.hash(value));
		}
		return ret;
	}

	/* 哈希函數類,可修改哈希函數，實現更好的優化 */
	public static class SimpleHash {
		private int cap;//容量
		private int seed;//種子

		public SimpleHash(int cap, int seed) {
			this.cap = cap;
			this.seed = seed;
		}
		// hash函數，採用簡單的加權和hash
		public int hash(String value) {
			int result = 0;
			int len = value.length();
			for (int i = 0; i < len; i++) {
				result = seed * result + value.charAt(i);
			}
			return (cap - 1) & result;//截取加權的低log2(cap)位
		}
	}
}

java.lang.Object

  java.util.BitSet

public class BitSet extends Object implements Cloneable, Serializable

——按需增長的位向量。默認情況下，set 中所有位的初始值都是 false。每個

    bitset都包含若干設置位（值爲true的位）。

 

   構造函數

BitSet()  

BitSet(int nbits)

普通方法

——1.清除位

void clear()

void clear(int bitIndex)

void clear(int fromIndex,int toIndex)
——分別將全部位| 指定區間內的位（不包括toIndex）| 指定位設置爲false

——2.翻轉位

void flip(int bitIndex)

void flip(int fromIndex,int toIndex)

——將指定位| 指定區間內的位翻轉

——3.設置位

void set(int bitIndex)

void set(int bitIndex,boolean value)

void set(int fromIndex,int toIndex)

void set(int fromIndex,int toIndex，boolean value)

——將指定位| 指定區間內的位設置爲指定boolean值，沒有指定則爲true

——4.獲取位

boolean get(int bitIndex)

BitSet get(int fromIndex,int toIndex)

——獲取指定位| 指定區間內的位集

int nextSetBit|previousSetBit(int fromIndex)

——從指定位開始查找下一個|前一個true的位索引，沒有返回-1

int nextClearBit|previousClearBit(int fromIndex)

——從指定位開始查找下一個|前一個false的位索引，沒有返回-1

——5.位集操作《改變的是當前BitSet，而不是參數BitSet》

void and(BitSet set) //與

void or(BitSet set)  //或

void xor(BitSet set) //異或

void andNot(BitSet set) //不是與非操作

——清除此 BitSet 中所有的位，其相應的位在指定的 BitSet 中已設置。 

——6.設置位操作

int cardinality()

——位集中設置位的個數

boolean isEmpty()

——如果位集中沒有設置位，則返回true

boolean intersects(BitSet set)

——如果兩個位集中存在同一個位置均爲設置位則返回true

——7.大小操作

int size()    //實際分配空間

int length()  //邏輯大小，最高設置位的索引加1

——8.打印操作

String toString()

——格式：｛設置爲true的位索引列表，用，分隔｝