位图

   位图是一种很特殊的数据结构，可以利用位图来排序，但是这种排序方法对输入的数据是有比较严格的要求(数据不能重复，大致知道数据的范围)。举个例子，假如有一个集合{3,5,7,8,2,1}，我们可以用一个8位的二进制向量set[1-8]来表示该集合，如果数据存在，则将set相对应的二进制位置1，否则置0.根据给出的集合得到的set为{1,1,1,0,1,0,1,1}，然后再根据set集合的值输出对应的下标即可得到集合{3,5,7,8,2,1}的排序结果。

一.位图的应用：

  1.给40亿个不重复的unsigned int的整数，没有排过序，然后再给一个数，如果快速判断这个数是否在那40亿个数当中。

  因为unsigned int数据的最大范围在在40亿左右，40*10^8/1024*1024*8=476，因此只需申请512M的内存空间，每个bit位表示一个unsigned int。读入40亿个数，并设置相应的bit位为1.然后读取要查询的数，查看该bit是否为1，是1则存在，否则不存在。

  2.给40亿个unsigned int的整数，如何判断这40亿个数中哪些数重复？

  同理，可以申请512M的内存空间，然后读取40亿个整数，并且将相应的bit位置1。如果是第一次读取某个数据，则在将该bit位置1之前，此bit位必定是0；如果是第二次读取该数据，则可根据相应的bit位是否为1判断该数据是否重复。

二.位图的实现

 由于在C语言中没有bit这种数据类型，因此必须通过位操作来实现。

 假如有若干个不重复的正整数，范围在[1-100]之间，因此可以申请一个int数组，int数组大小为100/32+1。

假如有数据32，则应该将逻辑下标为32的二进制位置1，这个逻辑位置在A[1]的最低位(第0位)。

因此要进行置1位操作，必须先确定逻辑位置：字节位置(数组下标)和位位置。

字节位置=数据/32;(采用位运算即右移5位)

位位置=数据%32;(采用位运算即跟0X1F进行与操作)。

其他操作如清0和判断两个操作类似。

C语言实现程序:

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/位图 2011.10.18/

include

define MAX 1000000

define SHIFT 5

define MASK 0x1F

define DIGITS 32

int a[1+MAX/DIGITS];

void set(int n) //将逻辑位置为n的二进制位置为1
{

a[n>>SHIFT]=a[n>>SHIFT]|(1<<(n&MASK));     //n>>SHIFT右移5位相当于除以32求算字节位置，n&MASK相当于对32取余即求位位置，

} //然后将1左移的结果与当前数组元素进行或操作，相当于将逻辑位置为n的二进制位置1.

void clear(int n)
{

a[n>>SHIFT]=a[n>>SHIFT]&(~(1<<(n&MASK)));   //将逻辑位置为n的二进制位置0，原理同set操作 

}

int test(int n)
{

return a[n>>SHIFT] & (1<<(n&MASK));        //测试逻辑位置为n的二进制位是否为1 

}

int main(int argc, char *argv[])
{

int i,n;
for(i=1;i<=MAX;i++)
{
    clear(i);
}    
while(scanf("%d",&n)!=EOF)
{
    set(n);
}
for(i=1;i<=MAX;i++)
{
    if(test(i))
        printf("%d ",i);
}
return 0;

}
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在C++中提供了bitset这种集合，专门用来进行位操作，因此实现起来比较容易

C++版本：

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/位图C++STL实现 2011.10.19/

include

include

define MAX 1000000

using namespace std;

bitset bit; //声明一个有(MAX+1)个二进制位的bitset集合，初始默认所有二进制位为0

int main(int argc, char *argv[])
{

int n,i;
while(scanf("%d",&n)!=EOF)
{
    bit.set(n,1);          //将第n位置1               
}    
for(i=0;i<=MAX+1;i++)
{
    if(bit[i]==1)
        printf("%d ",i);
}
return 0;

}
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本文转载自海 子博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2011/10/19/2217369.html如需转载自行联系原作者