Java中BitSet的用法简介

一、引言

BitSet是Java中的一个用于存储二进制位的集合类。它有很多实用的方法，例如可以用来检查或设置特定位的值，进行逻辑位操作，或者进行集合的操作（交、并、补）等。在本文中，我们将介绍BitSet的基本用法以及它在实际应用中的一些例子。

二、基本用法

1. 创建一个BitSet对象

我们可以使用默认构造函数来创建一个BitSet对象。默认情况下，所有的位都被设置为0：

BitSet bits = new BitSet();

我们也可以使用指定的大小来创建一个BitSet对象，例如：

BitSet bits = new BitSet(8); // 创建一个大小为8的BitSet对象

2. 设置和清除特定位的值

我们可以使用set()方法来设置指定位的值为1，或者使用clear()方法来将指定位的值清除为0。例如：

bits.set(0); // 设置第0位的值为1
bits.clear(1); // 将第1位的值清0

我们也可以使用set(int start, int end)方法来设置指定范围内的所有位的值为1。例如：

bits.set(0, 4); // 将第0位到第3位的值设置为1

注意：在Java中，BitSet对象中的位是从右往左数的，即第一位的下标为0，第二位的下标为1，以此类推。

3. 获取指定位的值

我们可以使用get()方法来获取指定位的值。例如：

bits.set(2); // 设置第2位的值为1
boolean value = bits.get(2); // 获取第2位的值

在上面的代码中，value的值将为true。

4. 进行逻辑位操作

BitSet类还提供了一些进行逻辑位操作的方法，例如and、or、xor、andNot等。例如：

BitSet bits1 = new BitSet();
BitSet bits2 = new BitSet();

bits1.set(0);
bits1.set(2);
bits2.set(1);
bits2.set(2);

bits1.and(bits2); // 进行and操作

System.out.println(bits1); // 输出 "{2}"

在上面的代码中，我们创建了两个BitSet对象bits1和bits2，并对其进行了设置。然后我们调用了bits1的and方法，将其与bits2进行and操作，并输出了结果。

5. 进行集合操作

除了进行逻辑位操作外，BitSet还可以进行集合操作，例如求交、并、补等。例如：

BitSet bits1 = new BitSet();
BitSet bits2 = new BitSet();

bits1.set(0);
bits1.set(2);
bits2.set(1);
bits2.set(2);

bits1.or(bits2); // 进行or操作

System.out.println(bits1); // 输出 "{0, 1, 2}"

在上面的代码中，我们同样创建了两个BitSet对象bits1和bits2，并对其进行了设置。然后我们调用了bits1的or方法，将其与bits2进行并操作，并输出了结果。

三、在实际应用中的例子

1. 使用BitSet判断两个字符串是否由相同的字符组成

假设我们有两个字符串str1和str2，希望判断它们是否由相同的字符组成。我们可以使用BitSet来解决这个问题。具体做法是，对于每个字符串中的字符，将其对应的ASCII码值减去’a’（或者’A’），然后将这个值作为BitSet的下标，将该位置的值设置为1。最后，我们再将两个BitSet对象进行and操作，如果其结果为0，则说明这两个字符串由不同的字符组成。

public static boolean checkSameChars(String str1, String str2){
    BitSet bs1 = stringToBitSet(str1);
    BitSet bs2 = stringToBitSet(str2);
    bs1.and(bs2);
    return bs1.cardinality() == bs2.cardinality();
}

private static BitSet stringToBitSet(String str){
    BitSet bs = new BitSet(); // 默认都是0
    for(int i=0; i<str.length(); i++){
        int index = str.charAt(i) - 'a'; // 字符对应的ASCII码值减去'a'，作为下标
        bs.set(index);
    }
    return bs;
}

2. 使用BitSet进行字符串匹配

我们可以使用BitSet进行字符串匹配。具体做法是，将模式串（可以是一个字符串，也可以是多个字符串，用分隔符分开）中的每个字符按照其ASCII码值减去’a’（或者’A’），作为BitSet的下标，将对应位置的值设置为1。然后，对于文本串中的每个位置，也按照相同的方法，建立一个BitSet对象，将其与模式串的BitSet进行and操作，如果结果为模式串的BitSet，则表示该位置匹配成功。

public static List matchString(String text, String pattern, char separator){
    String[] patterns = pattern.split(String.valueOf(separator));
    List result = new ArrayList();
    BitSet bitSet = stringToBitSet(patterns[0]);
    int shift = 0;
    for(int i=0; i<text.length();i++){
        BitSet bs = stringToBitSet(String.valueOf(text.charAt(i)));
        bs.and(bitSet);
        if(bs.equals(bitSet)){ // 匹配成功
            boolean flag = true;
            for(int j=1;j<patterns.length;j++){
                if(i+shift+j >= text.length()) {
                    flag = false;
                    break;
                }
                BitSet bs2 = stringToBitSet(String.valueOf(text.charAt(i+shift+j)));
                bs2.and(bitSet);
                if(!bs2.equals(bitSet)) {
                    shift += j-1;
                    flag = false;
                    break;
                }
            }
            if(flag == true) result.add(i);
        }
    }
    return result;
}

private static BitSet stringToBitSet(String str){
    BitSet bs = new BitSet(); // 默认都是0
    for(int i=0; i<str.length(); i++){
        int index = str.charAt(i) - 'a'; // 字符对应的ASCII码值减去'a'，作为下标
        bs.set(index);
    }
    return bs;
}

四、结论

BitSet是Java中用于存储二进制位的集合类。它提供了许多实用的方法，例如可以用来检查或设置特定位的值，进行逻辑位操作，或者进行集合的操作。在实际应用中，BitSet也有很多用处，例如可以用来判断字符串是否由相同的字符组成，或者用来进行字符串匹配等。通过学习本文，你应该可以初步了解BitSet的基本用法，并可以通过一些简单的例子来使用它。