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