bitset、bitmap

一、bitset

中文标准库

转载：C++bitset用法

一种类似数组的结构，它的每一个元素只能是０或１，每个元素仅用１bit空间。

1.构造

std::bitset<size> myBitset; 构造时必须用size声明bitset的大小，构造时可以用std::string,char*,ulonglong等初始化（string和char初始化时必须只包含0和1，否则抛出异常）

示例

	std::bitset<4> b1(123);  //十进制123 = 二进制01111011，所以b1是1101（从第0个元素开始算起）
	//std::bitset<4> b2("ss");  //抛出异常
	std::bitset<4> b3(0x4); //16进制4 = 二进制100，b3 = 0010，高位不够用0补齐
	std::bitset<4> b4("11110000"); //只取4位 b4 = 1111

2.常用函数

函数	描述
count()	求bitset中1的个数
size()	求bitset的大小
test(size_t pos)	检查下标为pos处的值，0输出false
any()	bitset是否含有1
none()	bitset中是否没有1
all()	bitset是否全部为1

示例

	bitset<8> foo("10011011");

	cout << foo.count() << endl;  //5（count函数用来求bitset中1的位数，foo中共有５个１
	cout << foo.size() << endl;   //8（size函数用来求bitset的大小，一共有８位

	cout << foo.test(0) << endl;  //true（test函数用来查下标处的元素是０还是１，并返回false或true，此处foo[0]为１，返回true
	cout << foo.test(2) << endl;  //false（同理，foo[2]为０，返回false

	cout << foo.any() << endl;    //true（any函数检查bitset中是否有１
	cout << foo.none() << endl;   //false（none函数检查bitset中是否没有１
	cout << foo.all() << endl;    //false（all函数检查bitset中是全部为１

test函数参数如果越界会抛出异常

3.bitset支持位操作符

逻辑运算符（且或非），位运算符（异或），函数对象运算(bit_or)

示例

	bitset<4> bit1(string("1001"));
	bitset<4> bit2(string("0011"));

	cout << (bit1 ^= bit2) << endl;       // 1010 (bit1对bit2按位异或后赋值给bit1)
	cout << (bit1 &= bit2) << endl;       // 0010 (按位与后赋值给bit1)
	cout << (bit1 |= bit2) << endl;       // 0011 (按位或后赋值给bit1)

	cout << (bit1 <<= 2) << endl;        // 1100 (左移２位，低位补０，有自身赋值)
	cout << (bit1 >>= 1) << endl;        // 0110 (右移１位，高位补０，有自身赋值)

	cout << (~bit2) << endl;             // 1100 (按位取反)
	cout << (bit2 << 1) << endl;         // 0110 (左移，不赋值)
	cout << (bit2 >> 1) << endl;         // 0001 (右移，不赋值)

	cout << (bit1 == bit2) << endl;       // false (0110==0011为false)
	cout << (bit1 != bit2) << endl;       // true  (0110!=0011为true)

	cout << (bit1 & bit2) << endl;        // 0010 (按位与，不赋值)
	cout << (bit1 | bit2) << endl;        // 0111 (按位或，不赋值)
	cout << (bit1 ^ bit2) << endl;        // 0101 (按位异或，不赋值)

4.常用修改bitset元素函数

示例

	bitset<8> bit3("10011011");

	cout << bit3.flip(2) << endl;    //10011111　　（flip函数传参数时，用于将参数位取反，本行代码将bit3下标２处"反转"，即０变１，１变０
	cout << bit3.flip() << endl;     //01100000　　（flip函数不指定参数时，将bitset每一位全部取反

	cout << bit3.set() << endl;      //11111111　　（set函数不指定参数时，将bitset的每一位全部置为１
	cout << bit3.set(3, 0) << endl;  //11110111　　（set函数指定两位参数时，将第一参数位的元素置为第二参数的值，本行对bit3的操作相当于bit3[3]=0
	cout << bit3.set(3) << endl;     //11111111　　（set函数只有一个参数时，将参数下标处置为１

	cout << bit3.reset(4) << endl;   //11101111　　（reset函数传一个参数时将参数下标处置为０
	cout << bit3.reset() << endl;    //00000000　　（reset函数不传参数时将bitset的每一位全部置为０

以上三个函数如果参数越界都会抛出异常

5.类型转换

	bitset<8> bit4("10011011");

	string s = bit4.to_string();             //将bitset转换成string类型
	unsigned long a = bit4.to_ulong();       //将bitset转换成unsigned long类型
	unsigned long long b = bit4.to_ullong(); //将bitset转换成unsigned long long类型

	cout << s << endl; //10011011
	cout << a << endl; //155
	cout << b << endl; //155

6.hash

hash

#include <iostream>
#include <bitset>
#include <functional>

int main()
{
	std::bitset<4> b1(1);
	std::bitset<4> b2(2);
	std::bitset<4> b3(2);
	std::bitset<4> b4(b2);

	std::hash<std::bitset<4>> hash_fn;

	//b2,b3,b4的hash值相同
	std::cout << hash_fn(b1) << '\n';
	std::cout << hash_fn(b2) << '\n';
	std::cout << hash_fn(b3) << '\n';
	std::cout << hash_fn(b4) << '\n';

	return 0;
}

完整示例代码

点击查看代码

#include <bitset>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	try
	{
		bitset<4> b1(123);  //十进制123 = 二进制01111011，所以b1是1101（从第0个元素开始算起）
		//bitset<4> b2("ss");  //抛出异常
		bitset<4> b3(0x4); //16进制4 = 二进制100，b3 = 0010，高位不够用0补齐
		bitset<4> b4("11110000"); //只取4位 b4 = 1111

		//auto ret1 = b4[55];      //如果越界直接中断

		bitset<8> foo("10011011");

		cout << foo.count() << endl;  //5（count函数用来求bitset中1的位数，foo中共有５个１
		cout << foo.size() << endl;   //8（size函数用来求bitset的大小，一共有８位

		cout << foo.test(0) << endl;  //true（test函数用来查下标处的元素是０还是１，并返回false或true，此处foo[0]为１，返回true
		cout << foo.test(2) << endl;  //false（同理，foo[2]为０，返回false

		cout << foo.any() << endl;    //true（any函数检查bitset中是否有１
		cout << foo.none() << endl;   //false（none函数检查bitset中是否没有１
		cout << foo.all() << endl;    //false（all函数检查bitset中是全部为１

		bitset<4> bit1(string("1001"));
		bitset<4> bit2(string("0011"));

		cout << (bit1 ^= bit2) << endl;       // 1010 (bit1对bit2按位异或后赋值给bit1)
		cout << (bit1 &= bit2) << endl;       // 0010 (按位与后赋值给bit1)
		cout << (bit1 |= bit2) << endl;       // 0011 (按位或后赋值给bit1)

		cout << (bit1 <<= 2) << endl;        // 1100 (左移２位，低位补０，有自身赋值)
		cout << (bit1 >>= 1) << endl;        // 0110 (右移１位，高位补０，有自身赋值)

		cout << (~bit2) << endl;             // 1100 (按位取反)
		cout << (bit2 << 1) << endl;         // 0110 (左移，不赋值)
		cout << (bit2 >> 1) << endl;         // 0001 (右移，不赋值)

		cout << (bit1 == bit2) << endl;       // false (0110==0011为false)
		cout << (bit1 != bit2) << endl;       // true  (0110!=0011为true)

		cout << (bit1 & bit2) << endl;        // 0010 (按位与，不赋值)
		cout << (bit1 | bit2) << endl;        // 0111 (按位或，不赋值)
		cout << (bit1 ^ bit2) << endl;        // 0101 (按位异或，不赋值)

		bitset<8> bit3("10011011");

		cout << bit3.flip(2) << endl;    //10011111　　（flip函数传参数时，用于将参数位取反，本行代码将bit3下标２处"反转"，即０变１，１变０
		cout << bit3.flip() << endl;     //01100000　　（flip函数不指定参数时，将bitset每一位全部取反

		cout << bit3.set() << endl;      //11111111　　（set函数不指定参数时，将bitset的每一位全部置为１
		cout << bit3.set(3, 0) << endl;  //11110111　　（set函数指定两位参数时，将第一参数位的元素置为第二参数的值，本行对bit3的操作相当于bit3[3]=0
		cout << bit3.set(3) << endl;     //11111111　　（set函数只有一个参数时，将参数下标处置为１

		cout << bit3.reset(4) << endl;   //11101111　　（reset函数传一个参数时将参数下标处置为０
		cout << bit3.reset() << endl;    //00000000　　（reset函数不传参数时将bitset的每一位全部置为０

		bitset<8> bit4("10011011");

		string s = bit4.to_string();             //将bitset转换成string类型
		unsigned long a = bit4.to_ulong();       //将bitset转换成unsigned long类型
		unsigned long long b = bit4.to_ullong(); //将bitset转换成unsigned long long类型

		cout << s << endl; //10011011
		cout << a << endl; //155
		cout << b << endl; //155

		int test = 0;
	}
	catch (...)
	{
		cout << "error\n";
	}
}

二、bitmap

c++没有bitmap，bitmap可以用来处理海量数据。定义一个map，key设置为要存放的元素，value设置为一个bit值。

bitmap示例

hash_map(unordered_map)

三、std::byte

中文标准库：std::byte