java.util.BitSet 详细分析 学习笔记

1，BitSet类
    大小可动态改变, 取值为true或false的位集合。用于表示一组布尔标志。

此类实现了一个按需增长的位向量。位
set 的每个组件都有一个 boolean 值。用非负的整数将 BitSet
的位编入索引。可以对每个编入索引的位进行测试、设置或者清除。通过逻辑与、逻辑或和逻辑异或操作，可以使用一个 BitSet 修改另一个
BitSet 的内容。

默认情况下，set 中所有位的初始值都是 false。

每个位 set 都有一个当前大小，也就是该位 set 当前所用空间的位数。注意，这个大小与位 set 的实现有关，所以它可能随实现的不同而更改。位 set 的长度与位 set 的逻辑长度有关，并且是与实现无关而定义的。

除非另行说明，否则将 null 参数传递给 BitSet 中的任何方法都将导致 NullPointerException。 在没有外部同步的情况下，多个线程操作一个 BitSet 是不安全的。

2，构造函数: BitSet() or BitSet(int nbits)

3，方法：

public void set(int pos): 位置pos的字位设置为true。 
public void set(int bitIndex, boolean value) 将指定索引处的位设置为指定的值。 
public void clear(int pos): 位置pos的字位设置为false。
public void clear() : 将此 BitSet 中的所有位设置为 false。 
public int cardinality() 返回此 BitSet 中设置为 true 的位数。 
public boolean get(int pos): 返回位置是pos的字位值。 
public void and(BitSet other): other同该字位集进行与操作，结果作为该字位集的新值。 
public void or(BitSet other): other同该字位集进行或操作，结果作为该字位集的新值。 
public void xor(BitSet other): other同该字位集进行异或操作，结果作为该字位集的新值。
public void andNot(BitSet set) 清除此 BitSet 中所有的位,set - 用来屏蔽此 BitSet 的 BitSet
public int size(): 返回此 BitSet 表示位值时实际使用空间的位数。
public int length() 返回此 BitSet 的“逻辑大小”：BitSet 中最高设置位的索引加 1。 
public int hashCode(): 返回该集合Hash 码， 这个码同集合中的字位值有关。 
public boolean equals(Object other): 如果other中的字位同集合中的字位相同，返回true。 
public Object clone() 克隆此 BitSet，生成一个与之相等的新 BitSet。 
public String toString() 返回此位 set 的字符串表示形式。

例1：标明一个字符串中用了哪些字符

import java.util.BitSet;
public class WhichChars{
   private BitSet used = new BitSet();
   public WhichChars(String str){
      for(int i=0;i< str.length();i++)
        used.set(str.charAt(i));  // set bit for char
   }
    public String toString(){
         String desc="[";
         int size=used.size();
          for(int i=0;i< size;i++){
             if(used.get(i))
                 desc+=(char)i;
            }
             return desc+"]";
         }
    public static void main(String args[]){
        WhichChars w=new WhichChars("How do you do");
        System.out.println(w);
    }
   }

运行：
C:\work>java WhichChars

[ Hdouwy]

4

java.util.BitSet可以按位存储。
计算机中一个字节（byte）占8位（bit），我们java中数据至少按字节存储的，
比如一个int占4个字节。
如果遇到大的数据量，这样必然会需要很大存储空间和内存。
如何减少数据占用存储空间和内存可以用算法解决。
java.util.BitSet就提供了这样的算法。
比如有一堆数字，需要存储，source=[3,5,6,9]
用int就需要4*4个字节。
java.util.BitSet可以存true/false。
如果用java.util.BitSet，则会少很多，其原理是：
1，先找出数据中最大值maxvalue=9
2，声明一个BitSet bs,它的size是maxvalue+1=10
3，遍历数据source，bs[source[i]]设置成true.
最后的值是：
(0为false;1为true)
bs [0,0,0,1,0,1,1,0,0,1]
                3,   5,6,       9

这样一个本来要int型需要占4字节共32位的数字现在只用了1位！
比例32:1  
这样就省下了很大空间。

例子：

package com;  

import java.util.BitSet;  

public class MainTestThree {  

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        BitSet bm=new BitSet();
        System.out.println(bm.isEmpty()+"--"+bm.size());
        bm.set(0);
        System.out.println(bm.isEmpty()+"--"+bm.size());
        bm.set(1);
        System.out.println(bm.isEmpty()+"--"+bm.size());
        System.out.println(bm.get(65));
        System.out.println(bm.isEmpty()+"--"+bm.size());
        bm.set(65);
        System.out.println(bm.isEmpty()+"--"+bm.size());
    }  

}  

代码示例

package util;

import java.util.Arrays;
import java.util.BitSet;

public class BitSetDemo {

	/**
	 * 求一个字符串包含的char
	 *
	 */
	public static void containChars(String str) {
		BitSet used = new BitSet();
		for (int i = 0; i < str.length(); i++)
			used.set(str.charAt(i)); // set bit for char

		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		sb.append("[");
		int size = used.size();
		System.out.println(size);
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			if (used.get(i)) {
				sb.append((char) i);
			}
		}
		sb.append("]");
		System.out.println(sb.toString());
	}

	/**
	 * 求素数 有无限个。一个大于1的自然数，如果除了1和它本身外，不能被其他自然数整除(除0以外）的数称之为素数(质数） 否则称为合数
	 */
	public static void computePrime() {
		BitSet sieve = new BitSet(1024);
		int size = sieve.size();
		for (int i = 2; i < size; i++)
			sieve.set(i);
		int finalBit = (int) Math.sqrt(sieve.size());

		for (int i = 2; i < finalBit; i++)
			if (sieve.get(i))
				for (int j = 2 * i; j < size; j += i)
					sieve.clear(j);

		int counter = 0;
		for (int i = 1; i < size; i++) {
			if (sieve.get(i)) {
				System.out.printf("%5d", i);
				if (++counter % 15 == 0)
					System.out.println();
			}
		}
		System.out.println();
	}

	/**
	 * 进行数字排序
	 */
	public static void sortArray() {
		int[] array = new int[] { 423, 700, 9999, 2323, 356, 6400, 1,2,3,2,2,2,2 };
		BitSet bitSet = new BitSet(2 << 13);
		// 虽然可以自动扩容，但尽量在构造时指定估算大小,默认为64
		System.out.println("BitSet size: " + bitSet.size());

		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			bitSet.set(array[i]);
		}
		//剔除重复数字后的元素个数
		int bitLen=bitSet.cardinality();	

		//进行排序，即把bit为true的元素复制到另一个数组
		int[] orderedArray = new int[bitLen];
		int k = 0;
		for (int i = bitSet.nextSetBit(0); i >= 0; i = bitSet.nextSetBit(i + 1)) {
			orderedArray[k++] = i;
		}

		System.out.println("After ordering: ");
		for (int i = 0; i < bitLen; i++) {
			System.out.print(orderedArray[i] + "\t");
		}

		System.out.println("iterate over the true bits in a BitSet");
		//或直接迭代BitSet中bit为true的元素iterate over the true bits in a BitSet
		for (int i = bitSet.nextSetBit(0); i >= 0; i = bitSet.nextSetBit(i + 1)) {
			System.out.print(i+"\t");
		}
		System.out.println("---------------------------");
	}

	/**
	 * 将BitSet对象转化为ByteArray
	 * @param bitSet
	 * @return
	 */
	public static byte[] bitSet2ByteArray(BitSet bitSet) {
        byte[] bytes = new byte[bitSet.size() / 8];
        for (int i = 0; i < bitSet.size(); i++) {
            int index = i / 8;
            int offset = 7 - i % 8;
            bytes[index] |= (bitSet.get(i) ? 1 : 0) << offset;
        }
        return bytes;
    }

	/**
	 * 将ByteArray对象转化为BitSet
	 * @param bytes
	 * @return
	 */
    public static BitSet byteArray2BitSet(byte[] bytes) {
        BitSet bitSet = new BitSet(bytes.length * 8);
        int index = 0;
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            for (int j = 7; j >= 0; j--) {
                bitSet.set(index++, (bytes[i] & (1 << j)) >> j == 1 ? true
                        : false);
            }
        }
        return bitSet;
    }

	/**
	 * 简单使用示例
	 */
	public static void simpleExample() {
		String names[] = { "Java", "Source", "and", "Support" };
		BitSet bits = new BitSet();
		for (int i = 0, n = names.length; i < n; i++) {
			if ((names[i].length() % 2) == 0) {
				bits.set(i);
			}
		}

		System.out.println(bits);
		System.out.println("Size : " + bits.size());
		System.out.println("Length: " + bits.length());
		for (int i = 0, n = names.length; i < n; i++) {
			if (!bits.get(i)) {
				System.out.println(names[i] + " is odd");
			}
		}
		BitSet bites = new BitSet();
		bites.set(0);
		bites.set(1);
		bites.set(2);
		bites.set(3);
		bites.andNot(bits);
		System.out.println(bites);
	}

	public static void main(String args[]) {
		//BitSet使用示例
		BitSetDemo.containChars("How do you do? 你好呀");
		BitSetDemo.computePrime();
		BitSetDemo.sortArray();
		BitSetDemo.simpleExample();

		//BitSet与Byte数组互转示例
		BitSet bitSet = new BitSet();
        bitSet.set(3, true);
        bitSet.set(98, true);
        System.out.println(bitSet.size()+","+bitSet.cardinality());
        //将BitSet对象转成byte数组
        byte[] bytes = BitSetDemo.bitSet2ByteArray(bitSet);
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));

        //在将byte数组转回来
        bitSet = BitSetDemo.byteArray2BitSet(bytes);
        System.out.println(bitSet.size()+","+bitSet.cardinality());
        System.out.println(bitSet.get(3));
        System.out.println(bitSet.get(98));
        for (int i = bitSet.nextSetBit(0); i >= 0; i = bitSet.nextSetBit(i + 1)) {
			System.out.print(i+"\t");
		}
	}
}