bitset用法详解

一、bitset简介

bitset是C++ STL库中的一个类，用于存储二进制位的布尔值，提供了简单的位操作函数。bitset对象可以控制每个位的值为0或1。可以看做是一种高效的位图。

#include
using namespace std;

二、bitset的常规用法

1、创建bitset变量

创建一个bitset变量，参数表示变量长度，即二进制位数。默认构造函数构造的bitset变量所有位的值都是0。通过构造函数bitset(int n, unsigned long value)可以构造一个值为value的n位bitset对象。

bitset bits;   //创建一个长度为8的bitset对象，所有位初始值都为0
bitset bits1(0b10101010); //创建一个长度为8的bitset对象，数值为0b10101010

2、访问bitset变量

使用[]运算符或者字符串形式的下标来访问bitset变量的对应位，如bits[2]或bits[“010”]表示访问第3位，下标从0开始。

bitset bits(0b10101010);
cout<<bits[0]<<" "<<bits[2]<<" "<<bits[7]<<endl;  //输出 0 1 0

3、bitset变量输入输出

bitset变量可以通过iostream库中的输入输出函数使用，bitset对象可以用作输出流和输入流。

bitset bits(0b10101010);
cout<<bits<>bits;          //输入一个二进制数到bits

4、bitset变量设置和清除

使用set()方法可以将某一位设置为1，reset()方法可以将某一位设置为0。

bitset bits;
bits.set(2);        //将第3位设置为1
bits.reset(1);      //将第2位设置为0

5、bitset变量的位运算

bitset对象提供了基本的位运算函数，包括按位与、按位或、按位异或、按位取反。可以使用与、或、异或、取反运算符或者对应的成员函数进行位运算。

bitset a(0b11001100);
bitset b(0b10101010);
bitset c = a & b;  //按位与
bitset d = a | b;  //按位或
bitset e = a ^ b;  //按位异或
bitset f = ~a;     //按位取反

三、bitset的高级用法

1、bitset对象的大小控制

使用size()方法可以获取bitset对象的位数，max_size()方法可以获取bitset对象所能包含的最大位数。使用count()方法可以获取bitset中1的数量，flip()方法可以将所有位取反。

bitset bits(0b10101010);
cout<<bits.size()<<endl;    //输出8，bits对象包含8个二进制位
cout<<bits.count()<<endl;   //输出4，bits对象中1的数量为4
bits.flip();                //将所有位取反

2、bitset对象的截取和连接

使用to_ulong()和to_ullong()方法可以将bitset对象转换为unsigned long和unsigned long long类型。使用to_string()方法可以将bitset对象转化为string类型。使用operator<>可以将bitset对象截取或连接。两个bitset对象可以拼接成一个较长的对象。

bitset a(0b1010);
bitset b(0b11110000);
unsigned long c = a.to_ulong();
cout<<c<<endl;              //输出10，将a转换为unsigned long类型
string d = a.to_string();
cout<<d<<endl;              //输出“1010”，将a转换为string类型
bitset e = (a<<8) | b;
cout<<e<<endl;              //输出“101011110000” 用a左移8位的结果与b拼接成一个12位的bitset对象

四、bitset的应用

bitset可以用于大量的位运算问题，如压位DP、游戏中的状态存储、压缩算法、密码学等方面。

代码示例

#include
#include
using namespace std;

int main() {
  //常规用法
  bitset bits;   //创建一个长度为8的bitset对象，所有位初始值都为0
  bitset bits1(0b10101010); //创建一个长度为8的bitset对象，数值为0b10101010
  cout<<bits1[0]<<" "<<bits1[2]<<" "<<bits1[7]<<endl;  //输出 0 1 0

  bitset bits2(0b10101010);
  cout<<bits2<>bits2;           //输入一个二进制数到bits2

  bitset bits3(0b10101010);
  bits3.set(2);        //将第3位设置为1
  bits3.reset(1);      //将第2位设置为0
  cout<<bits3<<endl;    //输出10101100

  bitset a(0b11001100);
  bitset b(0b10101010);
  bitset c = a & b;  //按位与
  bitset d = a | b;  //按位或
  bitset e = a ^ b;  //按位异或
  bitset f = ~a;     //按位取反
  cout<<c<<" "<<d<<" "<<e<<" "<<f<<endl;  //输出“10001000 11101110 01100110 00110011”

  //高级用法
  bitset bits4(0b10101010);
  cout<<bits4.size()<<endl;    //输出8，bits对象包含8个二进制位
  cout<<bits4.count()<<endl;   //输出4，bits对象中1的数量为4
  bits4.flip();                //将所有位取反
  cout<<bits4<<endl;           //输出“01010101”

  bitset a1(0b1010);
  bitset b1(0b11110000);
  unsigned long c1 = a1.to_ulong();
  cout<<c1<<endl;              //输出10，将a1转换为unsigned long类型
  string d1 = a1.to_string();
  cout<<d1<<endl;              //输出“1010”，将a1转换为string类型
  bitset e1 = (a1<<8) | b1;
  cout<<e1<<endl;              //输出“101011110000” 用a1左移8位的结果与b1拼接成一个12位的bitset对象

  return 0;
}

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