Golang中Bit数组怎么实现

这篇文章将为大家详细讲解有关golang中Bit数组怎么实现，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

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。

一个bit数组通常会用一个无符号数或者称之为“字”的slice来表示，每一个元素的每一位都表示集合里的一个值。当集合的第i位被设置时，我们才说这个集合包含元素i。

下面的这个程序展示了一个简单的bit数组类型，并且实现了三个函数来对这个bit数组来进行操作：

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 << (^uint(0) >> 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 < len(s.words) && s.words[word]&(1<<bit) != 0}// Add adds the non-negative value x to the set.func (s *IntSet) Add(x int) {word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum)for word >= len(s.words) {s.words = append(s.words, 0)}s.words[word] |= 1 << bit}//A与B的交集，合并A与B// UNIOnWith sets s to the union of s and t.func (s *IntSet) UnionWith(t *IntSet) {for i, tword := range t.words {if i < len(s.words) {s.words[i] |= tword} else {s.words = append(s.words, tword)}}}

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 << bit // s.words[0] |= 1 << 1}// 把1存入后，words数组变为了[]uint64{2}

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 << bit // s.words[1] |= 1 << 2}// 继续把66存入后，words数组变为了[]uint64{2, 4}

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 < bitNum; j++ {   if word&(1<<uint(j)) != 0 {    if buf.Len() > len("{") {     buf.WriteByte(' ')    }    fmt.Fprintf(&buf, "%d", bitNum*i+j)   }  } } buf.WriteByte('}') return buf.String()}

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 intfor _, word := range s.words {for j := 0; j < bitNum; j++ {if word&(1<<uint(j)) != 0 {len++}}}return len}func (s *IntSet) Remove(x int) {word, bit := x/bitNum, uint(x%bitNum)if s.Has(x) {s.words[word] ^= 1 << bit}}func (s *IntSet) Clear() {s.words = append([]uint{})}func (s *IntSet) Copy() *IntSet {intSet := &IntSet{words: []uint{},}for _, value := range s.words {intSet.words = append(intSet.words, value)}return intSet}func (s *IntSet) AddAll(args ...int) {for _, x := range args {s.Add(x)}}//A与B的并集，A与B中均出现func (s *IntSet) IntersectWith(t *IntSet) {for i, tword := range t.words {if i >= len(s.words) {continue}s.words[i] &= tword}}//A与B的差集，元素出现在A未出现在Bfunc (s *IntSet) DifferenceWith(t *IntSet) {t1 := t.Copy() //为了不改变传参t，拷贝一份t1.IntersectWith(s)for i, tword := range t1.words {if i < len(s.words) {s.words[i] ^= tword}}}//A与B的并差集，元素出现在A没有出现在B，或出现在B没有出现在Afunc (s *IntSet) SymmetricDifference(t *IntSet) {for i, tword := range t.words {if i < len(s.words) {s.words[i] ^= tword} else {s.words = append(s.words, tword)}}}//获取比特数组中的所有元素的slice集合func (s *IntSet) Elems() []int {var elems []intfor i, word := range s.words {for j := 0; j < bitNum; j++ {if word&(1<<uint(j)) != 0 {elems = append(elems, bitNum*i+j)}}}return elems}

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 IntSetx.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())                    //4fmt.Println("y len:", y.Len())                    //2x.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}}

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