bitset

概念

bitset存储二进制数位。

bitset就像一个bool类型的数组一样，但是有空间优化——bitset中的一个元素一般只占1 bit，相当于一个char元素所占空间的八分之一。

主要特点

1. 固定大小：bitset 是一个固定大小的位集合，大小在编译时确定，无法在运行时改变。
2. 位操作：bitset 提供了一组操作符和成员函数，用于高效地进行位操作。
3. 内存紧凑：bitset 使用一个或多个整数来存储位，因此在内存中非常紧凑。
4. 位设置：bitset 允许设置、重置和测试单个位的状态。

基本用法

1. 创建和初始化

#include <bitset>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    bitset<8> b1; // 创建一个大小为 8 的 bitset，所有位初始为 0
    bitset<8> b2(0b10101010); // 使用二进制字面值初始化

    cout << b1 << endl; // 输出: 00000000
    cout << b2 << endl; // 输出: 10101010

    return 0;
}

2.位操作

#include <bitset>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    bitset<8> b(0b10101010);

    // 设置位
    b.set(1); // 设置第 1 位为 1
    b.set(4, 0); // 设置第 4 位为 0

    // 重置位
    b.reset(1); // 将第 1 位重置为 0

    // 切换位
    b.flip(2); // 切换第 2 位

    // 访问位
    cout << "Bit 2: " << b[2] << endl; // 输出: 1
    cout << "Bit 4: " << b.test(4) << endl; // 输出: 0

    // 输出 bitset
    cout << b << endl; // 输出: 10100000

    return 0;
}

3. 其他操作

#include <bitset>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    bitset<8> b1(0b10101010);
    bitset<8> b2(0b11001100);

    // 位与运算
    bitset<8> b3 = b1 & b2; // 位与
    cout << "b1 & b2: " << b3 << endl; // 输出: 10001000

    // 位或运算
    bitset<8> b4 = b1 | b2; // 位或
    cout << "b1 | b2: " << b4 << endl; // 输出: 11101110

    // 位异或运算
    bitset<8> b5 = b1 ^ b2; // 位异或
    cout << "b1 ^ b2: " << b5 << endl; // 输出: 01100110

    // 位非运算
    bitset<8> b6 = ~b1; // 位非
    cout << "~b1: " << b6 << endl; // 输出: 01010101

    // 计数位
    cout << "Number of 1s in b1: " << b1.count() << endl; // 输出: 4

    // 转换为字符串
    string str = b1.to_string();
    cout << "b1 as string: " << str << endl; // 输出: 10101010

    return 0;
}

常用成员函数

• 位操作：

  • set(size_t pos, bool value = true)：设置指定位置的位为 value（默认 true）。
  • reset(size_t pos)：将指定位置的位重置为 0。
  • flip(size_t pos)：切换指定位置的位（0 变为 1，1 变为 0）。
  • test(size_t pos)：测试指定位置的位，返回 true 如果该位为 1，否则返回 false。

• 访问和查询：

  • operator[]：访问指定位置的位（返回 bool）。
  • count()：返回 1 的数量，即设置为 1 的位的数量。
  • size()：返回 bitset 的大小（位的总数）。
  • to_string()：返回 bitset 的字符串表示形式。

• 位运算：

  • operator&：位与运算。
  • operator|：位或运算。
  • operator^：位异或运算。
  • operator~：位非运算。