C#高级编程五十七天----位数组

位数组

如果需要处理很多位,就可以使用BitArray类和BitVector32.BitArray位于命名空间System.Collections中.

BitVector32位于命名空间System.Collections.Speciallized.

 

BitArray类

类BitArray是一个引用引用类型,包含一个int数组,没32位使用一个新整数.和bool类型的数组bool[]差不多

 

案例:

using System;

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

namespace 可观察的集合

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            Stack st = new Stack();

            st.Push('A');

            st.Push('B');

            st.Push('C');

 

            BitArray bits1 = new BitArray(8);//一个有8位的数组

            Console.WriteLine("显示数组中所有位的默认值:");

            Display(bits1);

            Console.WriteLine();

 

            bits1.SetAll(true);//SetAll()方法将所有的位都置为1

            bits1.Set(1, false);

            bits1[5] = false;

            bits1[7] = false;

 

            Console.WriteLine("显示数组中所有位的值: ");

            Display(bits1);

 

            Console.WriteLine();

 

            Console.WriteLine("倒转数组中所有位的值: ");

            bits1.Not();//Not()方法的结果是所有的位全部翻转过来.如果某位是true,执行Not()方法的结果就是False

 

            Display(bits1);

 

            Console.ReadKey();

        }

        public static void Display(BitArray bits)

        {

            foreach (bool item in bits)

            {

                Console.WriteLine(item ?1 :0);

            }

        }

    }

}

 

BitArray的其他方法:And(),Or().Xor(),Get()演示:

            //BitArray的其他方法演示

            Console.WriteLine();

            BitArray bits2 = new BitArray(bits1);

            bits2.Set(0, true);

            bits2[1] = false;//效果同Set()方法

            bits2[4] = false;

 

            Console.WriteLine("bits2数组中所有位的值: ");

            Display(bits2);

            Console.WriteLine();

 

            Console.WriteLine("bits1和bits2数组Or的值: ");

            bits1.Or(bits2);

            /*

             * 使用And(),Or()和Xor()方法,可以合并两个BitArray对象

             * And()方法执行二元AND,只用两个输入数组的位都设置为1,结果位才是1

             * Or()方法执行二元OR,只要有一个输入数组的位设置为1,结果位就是1.

             * Xor()方法是异或操作,只有一个输入数组的位设置为1,结果位才是1

             */

            Display(bits1);

            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("bits1数组Get数字2的值");

            Console.WriteLine(bits1.Get(2));

 

            Console.ReadKey();

 

 

BitVector32结构

相比与BitArray,它的有点事速度快,占用空间小,并可以存储小数字.它内部用一个32位的整数来存储数据,因此只能存储32位的比特数据.

 

先来看一下简单的未操作,常见的位操作无非就是AND,OR,NOT.

案例:比如一个8位的数据:0000 1111

我们想把第二个0设置为1,那么把它和0100 0000进行或操作,就得到结果:0100 1111

 

还是上面的那个数:0000 1111,我们想把 最后一个1设置为0,那么把它和1111 1110这个数进行与操作,疾苦得到了结果:0000 1110

 

总结:想要操作一个位,我们把其他位都设置成0,把这个位设置成1,这个数就是所谓的位掩码(也成位屏蔽,MSDN里用的是为屏蔽)

 

那么如果想要打开一个位(就是把这个位设置成1):

源数据=源数据OR位掩码

 

想要关掉一个位:

源数据=源数据AND位掩码取反

 

解释:位掩码取反就是非(NOT)操作:0变1,1变0

 

 

BitVector32的位操作

了解了基本的位操作BitVector32的理解就会简单多了.

 

首先BitVector32本质上用一个32位的数来表示数据,那么初始化BitVector32结构时必须指定一个最初指.用户可以传入一个int或者另一个已经存在的BitVector32来构造一个新的BitVector32.

 

BitVector32的Data属性返回一个int用来表示内部数据,如果用来显示BitVEctor32的内容,这个Data是没有意义的,因为它是十进制化的结果,这时候用BitVector32的ToString()方就可以返回有用的文字说明,案例:

            //初始化BitVector32,设置低4位为1 0x 00 00 00 00 00 00 00 0F

            BitVector32 bits = new BitVector32(0xF);

 

            //(十六进制)0xF等于(二进制)1111等于(十进制)15

            Console.WriteLine(bits.Data);

 

            Console.WriteLine(bits.ToString());

 

接下来就是最重要的位操作了.

BitVector32结构体提供索引器(Indexer)可以直接通过bool对象操作BitVector32结构,索引器参数是int,这个int可不睡第几位的意思(BitArray中的索引器是第几位的意思),而是需要一个位掩码(位屏蔽),BitVector32通过这个位掩码来操作内部比特位.

所以,用BitVector32索引器操作其实就是定义好位掩码,接着取回信息或者赋值就可以了.

案例:

        static void Main(string[] args)

        {

            int mask1 = 1;

            //掩码代表最后一位,二进制表示:0...0001

            int mask2 = 4;

            //掩码代表倒数第三位,二进制表示:0...0000100

 

            BitVector32 bits = new BitVector32(-1);

            //-1补码:1.1111

            //设置BitVector32全部为1

            Console.WriteLine(bits);

 

            Console.WriteLine("设置最后一位和倒数第三位为0");

 

            bits[mask1] = bits[mask2] = false;

            Console.WriteLine(bits);

 

            Console.WriteLine("设置倒数第三位为1");

            bits[mask2] = true;

            Console.WriteLine(bits);

 

            Console.ReadKey();

        }

 

 

 

 

CreateMask方法

BitVector32还有一个CreateMask方法,他的作用就是方便用户定义位掩码.

CreateMask(无参数):返回第一个位(最低位)的位掩码,那么就是0.00001,十进制的话就是1.

CreateMask(int): 首先判断已知位掩码的合法性,并返回向左移1位的结果.

案例:

            //初始化BitVector32,全部为0

            BitVector32 bits = new BitVector32(0);

            //创建最低位的掩码,然后陆续常见倒数第二位,倒数第三位...倒数第五位的掩码

            int myBit1 = BitVector32.CreateMask();

            int myBit2 = BitVector32.CreateMask(myBit1);

            int myBit3 = BitVector32.CreateMask(myBit2);

            int myBit4 = BitVector32.CreateMask(myBit3);

            int myBit5 = BitVector32.CreateMask(myBit4);

 

            Console.WriteLine("最初值:     \t{0}",bits.ToString());

 

            //设置倒数第三位为1

 

            bits[myBit3] = true;

            Console.WriteLine("myBit3 = true    \t{0}",bits.ToString());

 

            //将掩码加起来,同时设置两个位

 

            bits[myBit4 + myBit5] = true;

            Console.WriteLine("myBit4 + myBit5 = true\t{0}",bits.ToString());

 

            bits[myBit1 | myBit2] = true;

            Console.WriteLine("myBit1 | myBit2\t{0}",bits.ToString());

 

 

 

使用BitVector32.Section来存储小整数

BitVector32的最后一项功能就是存储小整数,这种情况不常见,可能会用在存储空间极低的设备上.打个比方就是:比如你有三个数,一个在0-10之内,剩下的两个在0-300之内.其实一般情况下,我们用3个int存就可以.如果为了节省空间的话,用一个byte,两个short.如果还想省空间的话,用一个int存就可以,那么这个时候,就需要BitVector32.

 

使用BitVector32的静态方法CreateDection返回一个BirVector32.Section结构体.CreateSection需要一个int来制定所村区域的最大整数值(注意只能存0-这个最大值),BitVector32会根据这个最大值来分配所占位长度.接着后续CreateSection函数的调用必须掺入之前的Section,因为Section的创建是建立在前面Section没有占用的空闲位.

同时,BitVector32 还拥有另一个重载的索引器专门针对Section来进行操作.

 

案例:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Collections.Specialized;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

namespace 位数组

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

         

            //初始化BitVector32,全部为0

            BitVector32 bits = new BitVector32(0);

            

            //创建Section

            BitVector32.Section sec1 = BitVector32.CreateSection(10);

            BitVector32.Section sec2 = BitVector32.CreateSection(300,sec1);

            BitVector32.Section sec3 = BitVector32.CreateSection(300,sec2);

 

            //设置每一个Section,注意值要在定义范围之内

 

            bits[sec1] = 9;

            bits[sec2] = 123;

            bits[sec3] = 289;

 

            Console.WriteLine("Section 1值: {0}",bits[sec1]);

            Console.WriteLine("Section 2值: {0}",bits[sec2]);

            Console.WriteLine("Section 3值: {0}",bits[sec3]);

 

            //来看看32位的空间用的怎么样

            Console.WriteLine(bits);

            Console.ReadKey();

        }

    }

}