【什么是Bit-map】
所谓的Bit-map就是用一个bit位来标记某个元素对应的Value, 而Key即是该元素。由于采用了Bit为单位来存储数据,因此在存储空间方面,可以大大节省。
如果说了这么多还没明白什么是Bit-map,那么我们来看一个具体的例子,假设我们要对0-7内的5个元素(4,7,2,5,3)排序(这里假设这些元素没有重复)。那么我们就可以采用Bit-map的方法来达到排序的目的。要表示8个数,我们就只需要8个Bit(1Bytes),首先我们开辟1Byte的空间,将这些空间的所有Bit位都置为0(如下图:)

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然后遍历这5个元素,首先第一个元素是4,那么就把4对应的位置为1(可以这样操作 p+(i/8)|(0x01<<(i%8)) 当然了这里的操作涉及到Big-ending和Little-ending的情况,这里默认为Big-ending),因为是从零开始的,所以要把第五位置为一(如下图):

[img]http://dl.iteye.com/upload/attachment/469531/1b7ee700-b986-3124-a880-a326b48e3185.png[/img]
然后再处理第二个元素7,将第八位置为1,,接着再处理第三个元素,一直到最后处理完所有的元素,将相应的位置为1,这时候的内存的Bit位的状态如下:

[img]http://dl.iteye.com/upload/attachment/469532/e33b47ed-0127-3f62-9daa-be4d4dceb574.png[/img]
然后我们现在遍历一遍Bit区域,将该位是一的位的编号输出(2,3,4,5,7),这样就达到了排序的目的。下面的代码给出了一个BitMap的用法:排序。

//定义每个Byte中有8个Bit位
#include <memory.h>
#define BYTESIZE 8
void SetBit(char *p, int posi)
{
    for(int i=0; i < (posi/BYTESIZE); i++)
    {
        p++;
    }

    *p = *p|(0x01<<(posi%BYTESIZE));//将该Bit位赋值1
    return;
}

void BitMapSortDemo()
{
    //为了简单起见,我们不考虑负数
    int num[] = {3,5,2,10,6,12,8,14,9};

    //BufferLen这个值是根据待排序的数据中最大值确定的
    //待排序中的最大值是14,因此只需要2个Bytes(16个Bit)
    //就可以了。
    const int BufferLen = 2;
    char *pBuffer = new char[BufferLen];

    //要将所有的Bit位置为0,否则结果不可预知。
    memset(pBuffer,0,BufferLen);
    for(int i=0;i<9;i++)
    {
        //首先将相应Bit位上置为1
        SetBit(pBuffer,num[i]);
    }

    //输出排序结果
    for(int i=0;i<BufferLen;i++)//每次处理一个字节(Byte)
    {
        for(int j=0;j<BYTESIZE;j++)//处理该字节中的每个Bit位
        {
            //判断该位上是否是1,进行输出,这里的判断比较笨。
            //首先得到该第j位的掩码(0x01<<j),将内存区中的
            //位和此掩码作与操作。最后判断掩码是否和处理后的
            //结果相同
            if((*pBuffer&(0x01<<j)) == (0x01<<j))
            {
                printf("%d ",i*BYTESIZE + j);
            }
        }
        pBuffer++;
    }
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    BitMapSortDemo();
    return 0;
}




【适用范围】



可进行数据的快速查找,判重,删除,一般来说数据范围是int的10倍以下



【基本原理及要点】



使用bit数组来表示某些元素是否存在,比如8位电话号码



【扩展】



Bloom filter可以看做是对bit-map的扩展



【问题实例】



1)已知某个文件内包含一些电话号码,每个号码为8位数字,统计不同号码的个数。



8位最多99 999 999,大概需要99m个bit,大概10几m字节的内存即可。 (可以理解为从0-99 999 999的数字,每个数字对应一个Bit位,所以只需要99M个Bit==1.2MBytes,这样,就用了小小的1.2M左右的内存表示了所有的8位数的电话)



2)2.5亿个整数中找出不重复的整数的个数,内存空间不足以容纳这2.5亿个整数。



将bit-map扩展一下,用2bit表示一个数即可,0表示未出现,1表示出现一次,2表示出现2次及以上,在遍历这些数的时候,如果对应位置的值是0,则将其置为1;如果是1,将其置为2;如果是2,则保持不变。或者我们不用2bit来进行表示,我们用两个bit-map即可模拟实现这个2bit-map,都是一样的道理。