从「0 与 1」到「构造与查询」：以 Python 剖析设计位集的艺术

后端

2023-09-23 21:42:29

从「0 与 1」到「构造与查询」：理解位集的本质

位集（Bitset）是一种数据结构，它可以存储大量二进制位（bit），并支持高效的位操作。位集的本质是将一组二进制位压缩成一个紧凑的数据结构，以便于存储和处理。

位集通常用一个数组来实现，数组中的每个元素都存储一个二进制位。数组的长度决定了位集的大小，数组中的每个元素的值决定了相应位的值。

位集支持多种位操作，包括：

按位与（&）
按位或（|）
按位异或（^）
按位取反（~）
位移（<<, >>）
旋转（<<<, >>>）

这些位操作可以用于对位集中的数据进行各种操作，例如：

设置或清除某个位
查询某个位的值
计算位集中的二进制位数
计算位集中的置位数
比较两个位集

使用 Python 设计位集

在 Python 中，我们可以使用一个数组来实现位集。数组中的每个元素都存储一个二进制位，数组的长度决定了位集的大小。

class Bitset:
    def __init__(self, size):
        self.size = size
        self.bits = [0] * size

    def set(self, index):
        self.bits[index] = 1

    def clear(self, index):
        self.bits[index] = 0

    def get(self, index):
        return self.bits[index]

    def count(self):
        return sum(self.bits)

    def __str__(self):
        return ''.join(map(str, self.bits))