Go语言实现bitmap算法
有关bitmap算法的介绍资料网上很多,这里不赘述,各种语言的实现也不少,但是Go语言版的bitmap不多,本文就来写一个Go版的bitmap实现。
首先创建一个 bitmap.go 文件,定义一个bitmap结构体,再提供一些操作方法。详细代码如下:
package bitmap import (
"fmt"
"strings"
) const (
bitSize = 8
) var bitmask = []byte{1, 1 << 1, 1 << 2, 1 << 3, 1 << 4, 1 << 5, 1 << 6, 1 << 7}
// 首字母小写 只能调用 工厂函数 创建
type bitmap struct {
bits []byte
bitCount uint64 // 已填入数字的数量
capacity uint64 // 容量
}
// 创建工厂函数
func NewBitmap(maxnum uint64) *bitmap {
return &bitmap{bits: make([]byte, (maxnum+7)/bitSize), bitCount: 0, capacity: maxnum}
} // 填入数字
func (this *bitmap) Set(num uint64) {
byteIndex, bitPos := this.offset(num)
// 1 左移 bitPos 位 进行 按位或 (置为 1)
this.bits[byteIndex] |= bitmask[bitPos]
this.bitCount++
} // 清除填入的数字
func (this *bitmap) Reset(num uint64) {
byteIndex, bitPos := this.offset(num)
// 重置为空位 (重置为 0)
this.bits[byteIndex] &= ^bitmask[bitPos]
this.bitCount--
} // 数字是否在位图中
func (this *bitmap) Test(num uint64) bool {
byteIndex := num / bitSize
if byteIndex >= uint64(len(this.bits)) {
return false
}
bitPos := num % bitSize
// 右移 bitPos 位 和 1 进行 按位与
return !(this.bits[byteIndex]&bitmask[bitPos] == 0)
} func (this *bitmap) offset(num uint64) (byteIndex uint64, bitPos byte) {
byteIndex = num / bitSize // 字节索引
if byteIndex >= uint64(len(this.bits)) {
panic(fmt.Sprintf(" runtime error: index value %d out of range", byteIndex))
return
}
bitPos = byte(num % bitSize) // bit位置
return byteIndex, bitPos
} // 位图的容量
func (this *bitmap) Size() uint64 {
return uint64(len(this.bits) * bitSize)
} // 是否空位图
func (this *bitmap) IsEmpty() bool {
return this.bitCount == 0
} // 是否已填满
func (this *bitmap) IsFully() bool {
return this.bitCount == this.capacity
} // 已填入的数字个数
func (this *bitmap) Count() uint64 {
return this.bitCount
} // 获取填入的数字切片
func (this *bitmap) GetData() []uint64 {
var data []uint64
count := this.Size()
for index := uint64(0); index < count; index++ {
if this.Test(index) {
data = append(data, index)
}
}
return data
} func (this *bitmap) String() string {
var sb strings.Builder
for index := len(this.bits) - 1; index >= 0; index-- {
sb.WriteString(byteToBinaryString(this.bits[index]))
sb.WriteString(" ")
}
return sb.String()
} func byteToBinaryString(data byte) string {
var sb strings.Builder
for index := 0; index < bitSize; index++ {
if (bitmask[7-index] & data) == 0 {
sb.WriteString("0")
} else {
sb.WriteString("1")
}
}
return sb.String()
}
代码中有注释,很容易看懂。下面写测试代码,测试这个bitmap。
package main import (
"bitmap"
"fmt"
) func main() {
array := [...]uint64{0, 6, 3, 7, 2, 8, 1, 4} var maxNum uint64 = 9
bm := bitmap.NewBitmap(maxNum) for _, v := range array {
bm.Set(v)
}
bm.Set(5)
fmt.Println(bm.IsFully())
fmt.Println(bm.IsEmpty())
fmt.Println("bitmap 中存在的数字:")
fmt.Println(bm.GetData())
fmt.Println("bitmap 中的二进制串")
fmt.Println(bm.String())
fmt.Println("bitmap 中的数字个数:", bm.Count())
fmt.Println("bitmap size:", bm.Size())
fmt.Println("Test(0):", bm.Test(0))
bm.Reset(5)
fmt.Println(bm.String())
fmt.Println("Test(5):", bm.Test(5))
fmt.Println(bm.GetData())
}
测试代码的输出如下:
true
false
bitmap 中存在的数字:
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]
bitmap 中的二进制串
00000001 11111111
bitmap 中的数字个数: 9
bitmap size: 16
Test(0): true
00000001 11011111
Test(5): false
[0 1 2 3 4 6 7 8]
最后小结,bitmap的实现代码可以根据需要添加其它方法,本文的实现仅供参考。另外文中的代码不是线程安全的,多线程中使用需要改写bitmap的代码加上锁。
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