Go语言实现Bit数组常用方法

Go语言里的集合一般会用map[T]bool这种形式来表示，T代表元素类型。集合用map类型来表示虽然非常灵活，但我们可以以一种更好的形式来表示它。例如在数据流分析领域，集合元素通常是一个非负整数，集合会包含很多元素，并且集合会经常进行并集、交集操作，这种情况下，bit数组会比map表现更加理想。

一个bit数组通常会用一个无符号数或者称之为“字”的slice来表示，每一个元素的每一位都表示集合里的一个值。当集合的第i位被设置时，我们才说这个集合包含元素i。下面的这个程序展示了一个简单的bit数组类型，并且实现了三个函数来对这个bit数组来进行操作：

package main import ( 	"bytes" 	"fmt" ) // An IntSet is a set of small non-negative integers. // Its zero value represents the empty set. type IntSet struct { 	words []uint } const ( 	bitNum = (32 << (^uint(0) >> 63)) //根据平台自动判断决定是32还是64 ) // Has reports whether the set contains the non-negative value x. func (s *IntSet) Has(x int) bool { 	word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) 	return word < len(s.words) && s.words[word]&(1<<bit) != 0 } // Add adds the non-negative value x to the set. func (s *IntSet) Add(x int) { 	word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) 	for word >= len(s.words) { 		s.words = append(s.words, 0) 	} 	s.words[word] |= 1 << bit } //A与B的交集，合并A与B // UnionWith sets s to the union of s and t. func (s *IntSet) UnionWith(t *IntSet) { 	for i, tword := range t.words { 		if i < len(s.words) { 			s.words[i] |= tword 		} else { 			s.words = append(s.words, tword) 		} 	} }

因为每一个字都有64个二进制位，所以为了定位x的bit位，我们用了x/64的商作为字的下标，并且用x%64得到的值作为这个字内的bit的所在位置。

例如，对于数字1，将其加入比特数组：

func (s *IntSet) Add(x int) { 	word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) //0, 1 := 1/64, uint(1%64) 	for word >= len(s.words) { // 条件不满足 		s.words = append(s.words, 0) 	} 	s.words[word] |= 1 << bit // s.words[0] |= 1 << 1 } // 把1存入后，words数组变为了[]uint64{2}

同理，假如我们再将66加入比特数组：

func (s *IntSet) Add(x int) { 	word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) //1, 2 := 66/64, uint(66%64) 	for word >= len(s.words) { // 条件满足 		s.words = append(s.words, 0) // 此时s.words = []uint64{2, 0} 	} 	s.words[word] |= 1 << bit // s.words[1] |= 1 << 2 } // 继续把66存入后，words数组变为了[]uint64{2, 4}

所以，对于words，每个元素可存储的值有64个，每超过64个则进位，即添加一个元素。（注意，0也占了一位，所以64才要进位，第一个元素可存储0-63）。

所以，对于words中的一个元素，要转换为具体的值时：首先取到其位置i，用 64 * i 作为已进位数（类似于每10位要进位）， 然后将这个元素转换为二进制数，从右往左数，第多少位为1则表示相应的有这个值，用这个位数 x+64 *i 即为我们存入的值。

相应的，可有如下String()函数

// String returns the set as a string of the form "{1 2 3}". func (s *IntSet) String() string { 	var buf bytes.Buffer 	buf.WriteByte('{') 	for i, word := range s.words { 		if word == 0 { 			continue 		} 		for j := 0; j < bitNum; j++ { 			if word&(1<<uint(j)) != 0 { 				if buf.Len() > len("{") { 					buf.WriteByte(' ') 				} 				fmt.Fprintf(&buf, "%d", bitNum*i+j) 			} 		} 	} 	buf.WriteByte('}') 	return buf.String() }

例如，前面存入了1和66后，转换过程为：

// []uint64{2 4} // 对于2: 1 << 1 = 2; 所以 x = 0 * 64 + 1  // 对于4: 1 << 2 = 4; 所以 x = 1 * 64 + 2 // 所以转换为String为{1 66}

实现比特数组的其他方法函数

func (s *IntSet) Len() int { 	var len int 	for _, word := range s.words { 		for j := 0; j < bitNum; j++ { 			if word&(1<<uint(j)) != 0 { 				len++ 			} 		} 	} 	return len } func (s *IntSet) Remove(x int) { 	word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) 	if s.Has(x) { 		s.words[word] ^= 1 << bit 	} } func (s *IntSet) Clear() { 	s.words = append([]uint{}) } func (s *IntSet) Copy() *IntSet { 	intSet := &IntSet{ 		words: []uint{}, 	} 	for _, value := range s.words { 		intSet.words = append(intSet.words, value) 	} 	return intSet } func (s *IntSet) AddAll(args ...int) { 	for _, x := range args { 		s.Add(x) 	} } //A与B的并集，A与B中均出现 func (s *IntSet) IntersectWith(t *IntSet) { 	for i, tword := range t.words { 		if i >= len(s.words) { 			continue 		} 		s.words[i] &= tword 	} } //A与B的差集，元素出现在A未出现在B func (s *IntSet) DifferenceWith(t *IntSet) { 	t1 := t.Copy() //为了不改变传参t，拷贝一份 	t1.IntersectWith(s) 	for i, tword := range t1.words { 		if i < len(s.words) { 			s.words[i] ^= tword 		} 	} } //A与B的并差集，元素出现在A没有出现在B，或出现在B没有出现在A func (s *IntSet) SymmetricDifference(t *IntSet) { 	for i, tword := range t.words { 		if i < len(s.words) { 			s.words[i] ^= tword 		} else { 			s.words = append(s.words, tword) 		} 	} } //获取比特数组中的所有元素的slice集合 func (s *IntSet) Elems() []int { 	var elems []int 	for i, word := range s.words { 		for j := 0; j < bitNum; j++ { 			if word&(1<<uint(j)) != 0 { 				elems = append(elems, bitNum*i+j) 			} 		} 	} 	return elems }

至此，比特数组的常用方法函数都已实现，现在可以来使用它。

func main() { 	var x, y IntSet 	x.Add(1) 	x.Add(144) 	x.Add(9) 	fmt.Println("x:", x.String()) // "{1 9 144}" 	y.Add(9) 	y.Add(42) 	fmt.Println("y:", y.String()) // "{9 42}" 	x.UnionWith(&y) 	fmt.Println("x unionWith y:", x.String())         // "{1 9 42 144}" 	fmt.Println("x has 9,123:", x.Has(9), x.Has(123)) // "true false" 	fmt.Println("x len:", x.Len())                    //4 	fmt.Println("y len:", y.Len())                    //2 	x.Remove(42) 	fmt.Println("x after Remove 42:", x.String()) //{1 9 144} 	z := x.Copy() 	fmt.Println("z copy from x:", z.String()) //{1 9 144} 	x.Clear() 	fmt.Println("clear x:", x.String()) //{} 	x.AddAll(1, 2, 9) 	fmt.Println("x addAll 1,2,9:", x.String()) //{1 2 9} 	x.IntersectWith(&y) 	fmt.Println("x intersectWith y:", x.String()) //{9} 	x.AddAll(1, 2) 	fmt.Println("x addAll 1,2:", x.String()) //{1 2 9} 	x.DifferenceWith(&y) 	fmt.Println("x differenceWith y:", x.String()) //{1 2} 	x.AddAll(9, 144) 	fmt.Println("x addAll 9,144:", x.String()) //{1 2 9 144} 	x.SymmetricDifference(&y) 	fmt.Println("x symmetricDifference y:", x.String()) //{1 2 42 144} 	for _, value := range x.Elems() { 		fmt.Print(value, " ") //1 2 42 144 	} }

以上就是Golang中Bit数组如何实现（代码示例）的详细内容，更多内容请关注技术你好其它相关文章！