Golang中Bit数组如何实现(code)

Go语言里的集合一般会用map[T]bool这种形式来表示，T代表元素类型。集合用map类型来表示虽然非常灵活，但我们可以以一种更好的形式来表示它。例如在数据流分析领域，集合元素通常是一个非负整数，集合会包含很多元素，并且集合会经常进行并集、交集操作，这种情况下，bit数组会比map表现更加理想。

package mainimport ( "bytes" "fmt")// An IntSet is a set of small non-negative integers.// Its zero value represents the empty set.type IntSet struct { words []uint}const ( bitNum = (32 <> 63)) //根据平台自动判断决定是32还是64)// Has reports whether the set contains the non-negative value x.func (s *IntSet) Has(x int) bool { word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) return word

因为每一个字都有64个二进制位，所以为了定位x的bit位，我们用了x/64的商作为字的下标，并且用x%64得到的值作为这个字内的bit的所在位置。

例如，对于数字1，将其加入比特数组：

func (s *IntSet) Add(x int) { word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) //0, 1 := 1/64, uint(1%64) for word >= len(s.words) { // 条件不满足 s.words = append(s.words, 0) } s.words[word] |= 1 <

同理，假如我们再将66加入比特数组：

func (s *IntSet) Add(x int) { word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum) //1, 2 := 66/64, uint(66%64) for word >= len(s.words) { // 条件满足 s.words = append(s.words, 0) // 此时s.words = []uint64{2, 0} } s.words[word] |= 1 <

所以，对于words，每个元素可存储的值有64个，每超过64个则进位，即添加一个元素。（注意，0也占了一位，所以64才要进位，第一个元素可存储0-63）。

所以，对于words中的一个元素，要转换为具体的值时：首先取到其位置i，用 64 * i 作为已进位数（类似于每10位要进位）， 然后将这个元素转换为二进制数，从右往左数，第多少位为1则表示相应的有这个值，用这个位数 x+64 *i 即为我们存入的值。

相应的，可有如下String()函数

// String returns the set as a string of the form "{1 2 3}".func (s *IntSet) String() string { var buf bytes.Buffer buf.WriteByte('{') for i, word := range s.words { if word == 0 { continue } for j := 0; j

例如，前面存入了1和66后，转换过程为：

// []uint64{2 4}// 对于2: 1 <<1 = 2; 所以 x = 0 * 64 + 1 // 对于4: 1 <<2 = 4; 所以 x = 1 * 64 + 2// 所以转换为String为{1 66}

实现比特数组的其他方法函数

func (s *IntSet) Len() int { var len int for _, word := range s.words { for j := 0; j

至此，比特数组的常用方法函数都已实现，现在可以来使用它。

func main() { var x, y IntSet x.Add(1) x.Add(144) x.Add(9) fmt.Println("x:", x.String()) // "{1 9 144}" y.Add(9) y.Add(42) fmt.Println("y:", y.String()) // "{9 42}" x.UnionWith(&y) fmt.Println("x unionWith y:", x.String()) // "{1 9 42 144}" fmt.Println("x has 9,123:", x.Has(9), x.Has(123)) // "true false" fmt.Println("x len:", x.Len()) //4 fmt.Println("y len:", y.Len()) //2 x.Remove(42) fmt.Println("x after Remove 42:", x.String()) //{1 9 144} z := x.Copy() fmt.Println("z copy from x:", z.String()) //{1 9 144} x.Clear() fmt.Println("clear x:", x.String()) //{} x.AddAll(1, 2, 9) fmt.Println("x addAll 1,2,9:", x.String()) //{1 2 9} x.IntersectWith(&y) fmt.Println("x intersectWith y:", x.String()) //{9} x.AddAll(1, 2) fmt.Println("x addAll 1,2:", x.String()) //{1 2 9} x.DifferenceWith(&y) fmt.Println("x differenceWith y:", x.String()) //{1 2} x.AddAll(9, 144) fmt.Println("x addAll 9,144:", x.String()) //{1 2 9 144} x.SymmetricDifference(&y) fmt.Println("x symmetricDifference y:", x.String()) //{1 2 42 144} for _, value := range x.Elems() { fmt.Print(value, " ") //1 2 42 144 }}