【java基础】BitSet基本说明和使用

基本介绍

Java平台的BitSet类用于存储一个位序列（它不是数学上的集，如果称为位向量或位数组可能更为合适)。如果需要高效地存储位序列（例如，标志），就可以使用位集。由于位集将位包装在字节里，所以使用位集要比使用Boolean对象的ArrayList高效得多。

说人话就是使用位来存储boolean信息，0表示假，1表示真。

基本使用

这里介绍一些BitSet的基本用法

创建对象

		// 使用无参构造器，还有2个有参构造器使用不多
        BitSet bitSet = new BitSet();

设置值

可以将对于比特位的值设置为1（默认是0）

        // 把bit位2位置设置为1
        bitSet.set(2);
        
        // 把3-5设置为1，[) 左闭右开
        bitSet.set(3, 5);
        
        // 把bit位2设置位0
        bitSet.set(2, false);
        
        // 把3-5设置为0，[) 左闭右开
        bitSet.set(3, 5, false);

获取值

可以获取指定位置上的bit位

        // 得到bit位2的值，0返回false，1返回true
        boolean flag = bitSet.get(2);

        // 得到2-5位置的比特信息，[) 左闭右开
        BitSet subBitSet = bitSet.get(1, 5);

遍历BitSet

第一种方式就是通过stream流来完成

        // 使用stream流来完成
        BitSet bitSet = new BitSet();
        bitSet.set(5);
        bitSet.set(10);
        bitSet.set(16);
        bitSet.stream().forEach(System.out::println);

上面代码输出如下

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第二种方式就是通过nextSetBit来完成

        // 使用nextSetBit流来完成
        BitSet bitSet = new BitSet();
        bitSet.set(5);
        bitSet.set(10);
        bitSet.set(16);
        int k = 0;
        while ((k = bitSet.nextSetBit(k)) != -1) {
            System.out.println(k);
            k++;
        }

nextSetBit会返回在指定的起始索引上或之后出现的第一个被设置为true的位的索引。如果不存在这样的位，则返回-1。下面为该方法的源代码注释

上面的代码输出如下

BitSet转数组

我们可以将BitSet存储的信息转化为数组，通过stream完成

        BitSet bitSet = new BitSet();
        bitSet.set(5);
        bitSet.set(10);
        bitSet.set(16);
        int[] nums = bitSet.stream().toArray();
        System.out.println(Arrays.toString(nums));

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原理说明

前面说了，BitSet是通过位的0和1来存储信息的，但是java并没有bit这种数据类型。于是java就是通过long来完成这个功能的，一个long表示64位，相当于一个long就可以表示0-63，2个long就可以表示0-127，以此类推

BitSet底层就是通过words数组来存储bit信息的，通过各种位操作来完成

这里举几个例子，我们set(1)，那么就会算出设置的值是第几个64，这里显然就是第0个(数组从0开始)，然后将word[0]的63-1位设置为1(从0开始)，也就是从右往左的第 x % 64位设置为1。set(1)，那么words[0]应该等于 2，继续set[2]，那么words[0]应该等于4+2=6

下面就通过debug几个不同的值来深入了解

同过上面的例子，想必大家对BitSet的存储方式应该有一定认识了，下面就来看一下set的源代码

可以发现，其实就是先获得该bitIndex要放到words的哪个索引，然后通过位操作完成设置。

总结

BitSet由于使用bit位来存储信息，所以占用空间会比boolean数组使用空间更小，并且带有去重功能。

该数据结构的一个应用就是10亿个手机号码去重（面试造火箭）