Java中BitSet的用法簡介

一、引言

BitSet是Java中的一個用於存儲二進制位的集合類。它有很多實用的方法，例如可以用來檢查或設置特定位的值，進行邏輯位操作，或者進行集合的操作（交、並、補）等。在本文中，我們將介紹BitSet的基本用法以及它在實際應用中的一些例子。

二、基本用法

1. 創建一個BitSet對象

我們可以使用默認構造函數來創建一個BitSet對象。默認情況下，所有的位都被設置為0：

BitSet bits = new BitSet();

我們也可以使用指定的大小來創建一個BitSet對象，例如：

BitSet bits = new BitSet(8); // 創建一個大小為8的BitSet對象

2. 設置和清除特定位的值

我們可以使用set()方法來設置指定位的值為1，或者使用clear()方法來將指定位的值清除為0。例如：

bits.set(0); // 設置第0位的值為1
bits.clear(1); // 將第1位的值清0

我們也可以使用set(int start, int end)方法來設置指定範圍內的所有位的值為1。例如：

bits.set(0, 4); // 將第0位到第3位的值設置為1

注意：在Java中，BitSet對象中的位是從右往左數的，即第一位的下標為0，第二位的下標為1，以此類推。

3. 獲取指定位的值

我們可以使用get()方法來獲取指定位的值。例如：

bits.set(2); // 設置第2位的值為1
boolean value = bits.get(2); // 獲取第2位的值

在上面的代碼中，value的值將為true。

4. 進行邏輯位操作

BitSet類還提供了一些進行邏輯位操作的方法，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); // 進行and操作

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

在上面的代碼中，我們創建了兩個BitSet對象bits1和bits2，並對其進行了設置。然後我們調用了bits1的and方法，將其與bits2進行and操作，並輸出了結果。

5. 進行集合操作

除了進行邏輯位操作外，BitSet還可以進行集合操作，例如求交、並、補等。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); // 進行or操作

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

在上面的代碼中，我們同樣創建了兩個BitSet對象bits1和bits2，並對其進行了設置。然後我們調用了bits1的or方法，將其與bits2進行並操作，並輸出了結果。

三、在實際應用中的例子

1. 使用BitSet判斷兩個字符串是否由相同的字符組成

假設我們有兩個字符串str1和str2，希望判斷它們是否由相同的字符組成。我們可以使用BitSet來解決這個問題。具體做法是，對於每個字符串中的字符，將其對應的ASCII碼值減去’a’（或者’A’），然後將這個值作為BitSet的下標，將該位置的值設置為1。最後，我們再將兩個BitSet對象進行and操作，如果其結果為0，則說明這兩個字符串由不同的字符組成。

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(); // 默認都是0
    for(int i=0; i<str.length(); i++){
        int index = str.charAt(i) - 'a'; // 字符對應的ASCII碼值減去'a'，作為下標
        bs.set(index);
    }
    return bs;
}

2. 使用BitSet進行字符串匹配

我們可以使用BitSet進行字符串匹配。具體做法是，將模式串（可以是一個字符串，也可以是多個字符串，用分隔符分開）中的每個字符按照其ASCII碼值減去’a’（或者’A’），作為BitSet的下標，將對應位置的值設置為1。然後，對於文本串中的每個位置，也按照相同的方法，建立一個BitSet對象，將其與模式串的BitSet進行and操作，如果結果為模式串的BitSet，則表示該位置匹配成功。

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(); // 默認都是0
    for(int i=0; i<str.length(); i++){
        int index = str.charAt(i) - 'a'; // 字符對應的ASCII碼值減去'a'，作為下標
        bs.set(index);
    }
    return bs;
}

四、結論

BitSet是Java中用於存儲二進制位的集合類。它提供了許多實用的方法，例如可以用來檢查或設置特定位的值，進行邏輯位操作，或者進行集合的操作。在實際應用中，BitSet也有很多用處，例如可以用來判斷字符串是否由相同的字符組成，或者用來進行字符串匹配等。通過學習本文，你應該可以初步了解BitSet的基本用法，並可以通過一些簡單的例子來使用它。