bitmap 的思路及代码(python、Java)
面试场景
假设我们需要在一千万个整数(整数的范围在1-1亿之间)里面快速查找某个整数是否存在于其中的话,如何快速查找进行判断会比较方便呢?
思想(思路):
把一个整数映射到一个bit位上,出现一次就把对应位置1,判断一个数在不在已有的数据里面就判断这个数对应的 bit 位是不是1
核心在于怎么映射(即给我一个数,我就知道他对应的是那个 bit 位),这个也好办,一个数 number 对应的 bit 位就是第i个8字节整数的第k位,他们满足 number = i * 8 + k
,这样一来,我们只需要 size//8 +1
个8字节整数就可以记录 size 个数了
python
class bitMap:
def __init__(self,size):
if size<=0:
return
self.initSize = size//8 +1
self.byteNumber = [0]*self.initSize
def addNumber(self,number):
index = number >> 3 # 相当于对一个数字进行右移动3位,相当于除以8
position = number & 0x07 # 相当于 number % 8 获取到byte[index]的位置
self.byteNumber[index] |= 1 << position # 进行|或运算,参加运算的两个对象只要有一个为1,其值为1。
# 上面三句也可以用下面一句代替
# self.byteNumber[number >> 3] |= (1 << (number & 0x07))
def isContain(self,number): # -->bool
index = number >> 3
position = number & 0x07
return (self.byteNumber[index] & (1 << position)) != 0
# 上面三句也可以用下面一句代替
# return (self.byteNumber[number >> 3] & (1 << (number & 0x07))) != 0
if __name__ == '__main__':
myBitMap = bitMap(61)
myBitMap.addNumber(23)
myBitMap.addNumber(14)
myBitMap.addNumber(56)
print(myBitMap.isContain(14))
true
注意:python这里面我没有用bytes,是因为,python 里面 bytes 对象居然不能改变,其实用一个 byte 8字节才是最节省空间的,和我们思路一致的
------------------------------2020.11.3,15:51更新------------------------------
上课的时候突然想到了,是我憨憨了,原来应该用 bytearray 而不是 bytes
代码如下
class bitMap:
def __init__(self,size):
if size<=0:
return
self.initSize = size//8 +1
self.byteNumber = bytearray(self.initSize)
def addNumber(self,number):
self.byteNumber[number >> 3] |= (1 << (number & 0x07))
def isContain(self,number): # -->bool
return (self.byteNumber[number >> 3] & (1 << (number & 0x07))) != 0
if __name__ == '__main__':
myBitMap = bitMap(61)
myBitMap.addNumber(30)
myBitMap.addNumber(60)
myBitMap.addNumber(24)
print(myBitMap.isContain(60))
------------------------------2020.11.3,15:51更新------------------------------
java
public class bitMap {
private byte[] byteNumber;
private int initSize;
public bitMap(int size) {
if (size <= 0) {
return;
}
initSize = size / (8) + 1;
byteNumber = new byte[initSize];
}
public void set(int number) {
int index = number >> 3; //相当于对一个数字进行右移动3位,相当于除以8
int position = number & 0x07; //相当于 number % 8 获取到byte[index]的位置
byteNumber[index] |= 1 << position; //进行|或运算 参加运算的两个对象只要有一个为1,其值为1。
}
public boolean contain(int number) {
int index = number >> 3;
int position = number & 0x07;
return (byteNumber[index] & (1 << position)) != 0;
}
public static void main(String[] args) {
bitMap myBitMap = new bitMap(61);
myBitMap.set(23);
myBitMap.set(14);
myBitMap.set(56);
System.out.println(myBitMap.contain(22));
}
}
False