特别提醒:Python同学实现位运算的题目需要特别注意,需要自己去手动处理溢出和符号扩展等问题。比如:
(n << shift_amount) & 0xFFFFFFFF
一、位图原理
其实就是用bit组成的数组来存放值,用bit状态1、0代表存在、不存在,取值和存值操作都用位运算。限制是必须为连续范围且不能过大。好处是极大的节省空间,因为1个数字只占用1个bit的空间。
二、位图的实现
一个位图有以下几个函数:
// 初始化位图 只支持0~n-1所有数字的增删改查
Bitset(int n);
// 把num加入到位图
void add(int num);
// 把num从位图中删除
void remove(int num);
// 如果位图里没有num 就加入 如果位图里有num 就删除
void reverse(int num);
// 查询num是否在位图中
bool contains(int num);
代码如下。
class Bitset
{
public:
int *arr;
Bitset(int n);
~Bitset();
void add(int num);
void remove(int num);
void reverse(int num);
bool contains(int num);
};
Bitset::Bitset(int n)
{
// 数组大小为n/32向上取整 可写成(n+31)/32
arr = new int[(n+31)/32];
}
Bitset::~Bitset()
{
delete [] arr;
}
void Bitset::add(int num){
arr[num/32] |= (1 << (num % 32));
}
void Bitset::remove(int num){
arr[num/32] &= ~(1 << (num % 32));
}
bool Bitset::contains(int num){
return ~((arr[num/32] & (1 << (num % 32))) == 0);
}
void Bitset::reverse(int num){
if(contains(num)){
remove(num);
}else{
add(num);
}
}
由于是用位代表一个数是否存在,所以一个int可代表32个数,则需要的int个数为n/32向上取整。对此可用(a + b -1)/b为a/b的向上取整来计算。对于一个数num,它被哪一个int代表由num/32得到下标,而具体的位则是由num%32得到。add方法中得到具体位数直接或进去,remove方法中得到具体的位数直接与进去。
下面有一个相关测试可以检验一下,按照题目要求修改部分即可。
测试链接:https://leetcode-cn.com/problems/design-bitset/
代码如下。
class Bitset {
public:
// 根据数据量提前申请
int arr[3126] = {0};
// 是否翻转 false为没翻转 true为翻转
bool f;
// 记录1的个数
int cnt;
// 能代表多少个数
int nums;
Bitset(int size) {
f = false;
cnt = 0;
nums = size;
}
void fix(int idx) {
if(!f){
if(((arr[idx/32] >> (idx % 32)) & 1) == 0){
arr[idx/32] |= (1 << (idx % 32));
cnt++;
}
}else{
if(((arr[idx/32] >> (idx % 32)) & 1) == 1){
arr[idx/32] &= ~(1 << (idx % 32));
cnt++;
}
}
}
void unfix(int idx) {
if(!f){
if(((arr[idx/32] >> (idx % 32)) & 1) == 1){
arr[idx/32] &= ~(1 << (idx % 32));
cnt--;
}
}else{
if(((arr[idx/32] >> (idx % 32)) & 1) == 0){
arr[idx/32] |= (1 << (idx % 32));
cnt--;
}
}
}
void flip() {
f = !f;
cnt = nums - cnt;
}
bool all() {
return cnt == nums;
}
bool one() {
return cnt != 0;
}
int count() {
return cnt;
}
string toString() {
string s = "";
for(int i = 0;i < (nums + 31)/32;++i){
int cons = nums - i * 32 < 32 ? nums - i * 32 : 32;
for(int j = 0;j < cons;++j){
if((!f && ((arr[i] >> j) & 1) == 1) || (f && ((arr[i] >> j) & 1) == 0)){
s += '1';
}else{
s += '0';
}
}
}
return s;
}
};
其中,翻转使用一个变量代表,不需要每次遍历位图实现翻转。fix和unfix方法均分为翻转和未翻转两种情况。
标签:arr,idx,int,32,算法,num,Bitset From: https://blog.csdn.net/W_O_Z/article/details/140873428