java - 如何创建和操作长度为 1000 万位的位数组答案

【问题标题】：java - how to create and manipulate a bit array with length of 10 million bitsjava - 如何创建和操作长度为 1000 万位的位数组
【发布时间】：2013-03-22 03:00:00
【问题描述】：

我刚遇到一个问题；用伪代码很容易解决，但是当我开始用 java 编码时；我开始意识到我不知道从哪里开始......

这是我需要做的：

我需要一个大小为 1000 万（位）的位数组（我们称之为 A）。
我需要能够将此数组中的元素设置为 1 或 0 (A[99000]=1)。
我需要遍历这 1000 万个元素。

【问题讨论】：

你应该查看BitSet类：docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/BitSet.html
@HunterMcMillen：这应该是答案，也是唯一可以接受的答案。
感谢亨特麦克米伦！
你们建议如何设置一个位数组 1000000000000000 ？对于我的一生，我似乎可以找到答案！

标签： java bitmap

【解决方案1】：

Java 中的“正确”方法是使用 Hunter McMillen 指出的已经存在的 BitSet 类。如果您只是为了思考一个有趣的问题而弄清楚如何管理大型位数组，那么计算字节数组中位的位置只是基本的模运算。

public class BitArray {

    private static final int ALL_ONES = 0xFFFFFFFF;
    private static final int WORD_SIZE = 32;
    private int bits[] = null;

    public BitArray(int size) {
        bits = new int[size / WORD_SIZE + (size % WORD_SIZE == 0 ? 0 : 1)];
    }

    public boolean getBit(int pos) {
        return (bits[pos / WORD_SIZE] & (1 << (pos % WORD_SIZE))) != 0;
    }

    public void setBit(int pos, boolean b) {
        int word = bits[pos / WORD_SIZE];
        int posBit = 1 << (pos % WORD_SIZE);
        if (b) {
            word |= posBit;
        } else {
            word &= (ALL_ONES - posBit);
        }
        bits[pos / WORD_SIZE] = word;
    }

}

【讨论】：

谢谢你，我不得不稍微改变一下，因为我正在做的是小端序
@Midnightas，你是如何改变它的？ Java 本身与字节序无关。数组首先存储最不重要的 int，这已经是 little-endian 方式。但总体而言，该类的设计使得排序从用户那里抽象出来。
（另外，虽然从这个例子中学习很好，但您可能应该在现实生活中使用 BitSet 以获得更快的速度/稳健性。）
@mwfearnley 它按以下顺序读取位：7,6,5,4,3,2,1,0,15,14,13,12,11,10,9,8,等等……
@mwfearnley 而且 BitSet 没有我需要的一些功能。

【解决方案2】：

使用BitSet（正如 Hunter McMillen 在评论中指出的那样）。您可以轻松地使用get 和set 位。要进行迭代，只需使用普通的 for 循环即可。

【讨论】：

【解决方案3】：

这里是 phatfingers 'BitArray'

的更优化的实现

class BitArray {

    private static final int MASK = 63;
    private final long len;
    private long bits[] = null;

    public BitArray(long size) {
        if ((((size-1)>>6) + 1) > 2147483647) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "Field size to large, max size = 137438953408");
        }else if (size < 1) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "Field size to small, min size = 1");
        }
        len = size;
        bits = new long[(int) (((size-1)>>6) + 1)];
    }

    public boolean getBit(long pos) {
        return (bits[(int)(pos>>6)] & (1L << (pos&MASK))) != 0;
    }

    public void setBit(long pos, boolean b) {
        if (getBit(pos) != b) { bits[(int)(pos>>6)] ^= (1L << (pos&MASK)); }
    }

    public long getLength() {
        return len;
    }
}

由于我们使用 64 个字段，我们将最大大小扩展到 137438953408 位，这大致适合 16GB 的内存。此外，我们使用掩码和位移来代替除法和模运算，以减少计算时间。改进是相当可观的。

【讨论】：

【解决方案4】：

byte[] A = new byte[10000000];
A[99000] = 1;
for(int i = 0; i < A.length; i++) {
    //do something
}

如果你真的想要位，你可以使用布尔值，让 true = 1，false = 0。

boolean[] A = new boolean[10000000];
//etc

【讨论】：

@SotiriosDelimanolis 这使用了 8000 万位。所以 1000 万字节。
hmmm - 一个布尔值大小为一位的问题？
布尔值作为 32 位实体进行操作，但布尔数组每个元素使用 1 个字节。