【什么是Bit-map】
所谓的Bit-map就是用一个bit位来标记某个元素对应的Value, 而Key即是该元素。由于采用了Bit为单位来存储数据,因此在存储空间方面,可以大大节省。
如果说了这么多还没明白什么是Bit-map,那么我们来看一个具体的例子,假设我们要对0-7内的5个元素(4,7,2,5,3)排序(这里假设这些元素没有重复)。那么我们就可以采用Bit-map的方法来达到排序的目的。要表示8个数,我们就只需要8个Bit(1Bytes),首先我们开辟1Byte的空间,将这些空间的所有Bit位都置为0(如下图:)
然后遍历这5个元素,首先第一个元素是4,那么就把4对应的位置为1(可以这样操作 p+(i/8)|(0x01<<(i%8)) 当然了这里的操作涉及到Big-ending和Little-ending的情况,这里默认为Big-ending),因为是从零开始的,所以要把第五位置为一(如下图):
然后再处理第二个元素7,将第八位置为1,,接着再处理第三个元素,一直到最后处理完所有的元素,将相应的位置为1,这时候的内存的Bit位的状态如下:
然后我们现在遍历一遍Bit区域,将该位是一的位的编号输出(2,3,4,5,7),这样就达到了排序的目的。下面的代码给出了一个BitMap的用法:排序。
//定义每个Byte中有8个Bit位 #include <memory.h> #define BYTESIZE 8 void SetBit(char *p, int posi) { for(int i=0; i < (posi/BYTESIZE); i++) { p++; } *p = *p|(0x01<<(posi%BYTESIZE));//将该Bit位赋值1 return; } void BitMapSortDemo() { //为了简单起见,我们不考虑负数 int num[] = {3,5,2,10,6,12,8,14,9}; //BufferLen这个值是根据待排序的数据中最大值确定的 //待排序中的最大值是14,因此只需要2个Bytes(16个Bit) //就可以了。 const int BufferLen = 2; char *pBuffer = new char[BufferLen]; //要将所有的Bit位置为0,否则结果不可预知。 memset(pBuffer,0,BufferLen); for(int i=0;i<9;i++) { //首先将相应Bit位上置为1 SetBit(pBuffer,num[i]); } //输出排序结果 for(int i=0;i<BufferLen;i++)//每次处理一个字节(Byte) { for(int j=0;j<BYTESIZE;j++)//处理该字节中的每个Bit位 { //判断该位上是否是1,进行输出,这里的判断比较笨。 //首先得到该第j位的掩码(0x01<<j),将内存区中的 //位和此掩码作与操作。最后判断掩码是否和处理后的 //结果相同 if((*pBuffer&(0x01<<j)) == (0x01<<j)) { printf("%d ",i*BYTESIZE + j); } } pBuffer++; } } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { BitMapSortDemo(); return 0; }
【适用范围】
可进行数据的快速查找,判重,删除,一般来说数据范围是int的10倍以下
【基本原理及要点】
使用bit数组来表示某些元素是否存在,比如8位电话号码
【扩展】
Bloom filter可以看做是对bit-map的扩展
【问题实例】
1)已知某个文件内包含一些电话号码,每个号码为8位数字,统计不同号码的个数。
8位最多99 999 999,大概需要99m个bit,大概10几m字节的内存即可。 (可以理解为从0-99 999 999的数字,每个数字对应一个Bit位,所以只需要99M个Bit==12.4MBytes,这样,就用了小小的12.4M左右的内存表示了所有的8位数的电话)
2)2.5亿个整数中找出不重复的整数的个数,内存空间不足以容纳这2.5亿个整数。
将bit-map扩展一下,用2bit表示一个数即可,0表示未出现,1表示出现一次,2表示出现2次及以上,在遍历这些数的时候,如果对应位置的值是0,则将其置为1;如果是1,将其置为2;如果是2,则保持不变。或者我们不用2bit来进行表示,我们用两个bit-map即可模拟实现这个2bit-map,都是一样的道理。
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博客大变样啊。这个蛮好看的。
这个字体在我这儿太小,不知道怎么回事
可能是因为浏览器问题吧~~~我一直用的是Chrome。显示正常。
能具体举个例子吗?我正好研究这个,但是还是对二进制赋值有些不懂
例子已经加上了,就是用Bitmap实现排序功能。草草的写了,仅在VS2008+Win7下测试通过,如果有错误或Bug请指正。
我以前都用bitset实现bitmap,现在发现太慢了,还是自己的代码快:)
对于“问题实例”1),用什么函数将一个8位手机号映射到具体的bit位置呢?
因为是8位数,因此1.2M的空间即可完全存放,根据电话号码数,将对应的bit位置1即可(表示该号码存在),例如电话号码为00000123,那么将第123个bit位置一即可。
当然了这样是不能完全统计每个电话号码的出现次数。要采用Counting-Bitmap的数据结构。即每个元素不是用一个bit来表示,而是用多个bit位表示一个元素,具体需要多少个,根据实际情况确定,但有一原则是,这个数必须是8的因子。
讲解很清晰。
不过实例1中有个无伤大雅的小笔误,“99M个Bit==1.2MBytes”,应该是12M,而不失1.2M。 ^-^
非常感谢您的细心,强烈鄙视我的粗心。已修正
希望继续关注^_^
博主写得很赞啊!不过我有两个小问题
1、2.5亿个整数中找出不重复的整数的个数,这2.5亿个整数的范围好像没确定吧…怎么用bitmap呢?大概算了一下,如果映射全部32位整型的话貌似要4G
2、判断第j位是不是1貌似(*pBuffer&(0x01<<j)) > 0 就可以了
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