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浅谈bitmap算法
阅读量:7069 次
发布时间:2019-06-28

本文共 2140 字,大约阅读时间需要 7 分钟。

一、bitmap算法思想 

    32位机器上,一个整形,比如int a; 在内存中占32bit位,可以用对应的32bit位对应十进制的0-31个数,bitmap算法利用这种思想处理大量数据的排序查询
    优点:1.运算效率高,不许进行比较和移位;2.占用内存少,比如N=10000000;只需占用内存为N/8=1250000Byte=1.25M。 
    缺点:所有的数据不能重复。即不可对重复的数据进行排序和查找。

 比如: 

          第一个4就是 
          00000000000000000000000000010000 
          而输入2的时候 
          00000000000000000000000000010100 
          输入3时候 
          00000000000000000000000000011100 
          输入1的时候 
          00000000000000000000000000011110 
    思想比较简单,关键是十进制和二进制bit位需要一个map图,把十进制的数映射到bit位。下面详细说明这个map映射表。 

 

假设需要排序或者查找的总数N=10000000,那么我们需要申请内存空间的大小为int a[1 + N/32],其中:a[0]在内存中占32为可以对应十进制数0-31,依次类推: 

bitmap表为: 
a[0]--------->0-31 
a[1]--------->32-63 
a[2]--------->64-95 
a[3]--------->96-127 

 

步骤:

1.  求十进制0-N对应在数组a中的下标: 

     十进制0-31,对应在a[0]中,先由十进制数n转换为与32的可转化为对应在数组a中的下标。比如n=24,那么 n/32=0,则24对应在数组a中的下标为0。又比如n=60,那么           n/32=1,则60对应在数组a中的下标为1,同理可以计算0-N在数组a中的下标。 
2.  求0-N对应0-31中的对应位: 
    十进制0-31就对应0-31,而32-63则对应也是0-31,即给定一个数n可以通过模32求得对应0-31中的数。 
3.  利用移位0-31使得对应32bit位为1. 

#include 
#define BITSPERWORD 32 #define SHIFT 5 #define MASK 0x1F #define N 10000000 int a[1 + N/BITSPERWORD];//申请内存的大小 //set 设置所在的bit位为1 //clr 初始化所有的bit位为0 //test 测试所在的bit为是否为1 void set(int i) { a[i>>SHIFT] |= (1<<(i & MASK)); } void clr(int i) { a[i>>SHIFT] &= ~(1<<(i & MASK)); } int test(int i){ return a[i>>SHIFT] & (1<<(i & MASK)); } int main() { int i; for (i = 0; i < N; i++) clr(i); while (scanf("%d", &i) != EOF) set(i); for (i = 0; i < N; i++) if (test(i)) printf("%d\n", i); return 0; }

  解析本例:

1.i>>SHIFT: 

其中SHIFT=5,即i右移5为,2^5=32,相当于i/32,即求出十进制i对应在数组a中的下标。比如i=20,通过i>>SHIFT=20>>5=0 可求得i=20的下标为0; 
2.i & MASK: 
其中MASK=0X1F,十六进制转化为十进制为31,二进制为0001 1111,i&(0001 1111)相当于保留i的后5位。 
比如i=23,二进制为:0001 0111,那么 
                         0001 0111 
                   &    0001 1111 = 0001 0111 十进制为:23 
比如i=83,二进制为:0000 0000 0101 0011,那么 
                          0000 0000 0101 0011 
                     &   0000 0000 0001 0000 = 0000 0000 0001 0011 十进制为:19 
i & MASK相当于i%32。 
3.1<<(i & MASK) 
相当于把1左移 (i & MASK)位。 
比如(i & MASK)=20,那么i<<20就相当于: 
         0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 >>20 
      =0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 

 

同理:

void set(int i) {        a[i>>SHIFT] |=  (1<<(i & MASK)); }等价于: void set(int i) {    a[i/32] |= (1<<(i%32)); }

  

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