bitset用法詳解

一、bitset簡介

bitset是C++ STL庫中的一個類，用於存儲二進位位的布爾值，提供了簡單的位操作函數。bitset對象可以控制每個位的值為0或1。可以看做是一種高效的點陣圖。

#include
using namespace std;

二、bitset的常規用法

1、創建bitset變數

創建一個bitset變數，參數表示變數長度，即二進位位數。默認構造函數構造的bitset變數所有位的值都是0。通過構造函數bitset(int n, unsigned long value)可以構造一個值為value的n位bitset對象。

bitset bits;   //創建一個長度為8的bitset對象，所有位初始值都為0
bitset bits1(0b10101010); //創建一個長度為8的bitset對象，數值為0b10101010

2、訪問bitset變數

使用[]運算符或者字元串形式的下標來訪問bitset變數的對應位，如bits[2]或bits[「010」]表示訪問第3位，下標從0開始。

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

3、bitset變數輸入輸出

bitset變數可以通過iostream庫中的輸入輸出函數使用，bitset對象可以用作輸出流和輸入流。

bitset bits(0b10101010);
cout<<bits<>bits;          //輸入一個二進位數到bits

4、bitset變數設置和清除

使用set()方法可以將某一位設置為1，reset()方法可以將某一位設置為0。

bitset bits;
bits.set(2);        //將第3位設置為1
bits.reset(1);      //將第2位設置為0

5、bitset變數的位運算

bitset對象提供了基本的位運算函數，包括按位與、按位或、按位異或、按位取反。可以使用與、或、異或、取反運算符或者對應的成員函數進行位運算。

bitset a(0b11001100);
bitset b(0b10101010);
bitset c = a & b;  //按位與
bitset d = a | b;  //按位或
bitset e = a ^ b;  //按位異或
bitset f = ~a;     //按位取反

三、bitset的高級用法

1、bitset對象的大小控制

使用size()方法可以獲取bitset對象的位數，max_size()方法可以獲取bitset對象所能包含的最大位數。使用count()方法可以獲取bitset中1的數量，flip()方法可以將所有位取反。

bitset bits(0b10101010);
cout<<bits.size()<<endl;    //輸出8，bits對象包含8個二進位位
cout<<bits.count()<<endl;   //輸出4，bits對象中1的數量為4
bits.flip();                //將所有位取反

2、bitset對象的截取和連接

使用to_ulong()和to_ullong()方法可以將bitset對象轉換為unsigned long和unsigned long long類型。使用to_string()方法可以將bitset對象轉化為string類型。使用operator<>可以將bitset對象截取或連接。兩個bitset對象可以拼接成一個較長的對象。

bitset a(0b1010);
bitset b(0b11110000);
unsigned long c = a.to_ulong();
cout<<c<<endl;              //輸出10，將a轉換為unsigned long類型
string d = a.to_string();
cout<<d<<endl;              //輸出「1010」，將a轉換為string類型
bitset e = (a<<8) | b;
cout<<e<<endl;              //輸出「101011110000」 用a左移8位的結果與b拼接成一個12位的bitset對象

四、bitset的應用

bitset可以用於大量的位運算問題，如壓位DP、遊戲中的狀態存儲、壓縮演算法、密碼學等方面。

代碼示例

#include
#include
using namespace std;

int main() {
  //常規用法
  bitset bits;   //創建一個長度為8的bitset對象，所有位初始值都為0
  bitset bits1(0b10101010); //創建一個長度為8的bitset對象，數值為0b10101010
  cout<<bits1[0]<<" "<<bits1[2]<<" "<<bits1[7]<<endl;  //輸出 0 1 0

  bitset bits2(0b10101010);
  cout<<bits2<>bits2;           //輸入一個二進位數到bits2

  bitset bits3(0b10101010);
  bits3.set(2);        //將第3位設置為1
  bits3.reset(1);      //將第2位設置為0
  cout<<bits3<<endl;    //輸出10101100

  bitset a(0b11001100);
  bitset b(0b10101010);
  bitset c = a & b;  //按位與
  bitset d = a | b;  //按位或
  bitset e = a ^ b;  //按位異或
  bitset f = ~a;     //按位取反
  cout<<c<<" "<<d<<" "<<e<<" "<<f<<endl;  //輸出「10001000 11101110 01100110 00110011」

  //高級用法
  bitset bits4(0b10101010);
  cout<<bits4.size()<<endl;    //輸出8，bits對象包含8個二進位位
  cout<<bits4.count()<<endl;   //輸出4，bits對象中1的數量為4
  bits4.flip();                //將所有位取反
  cout<<bits4<<endl;           //輸出「01010101」

  bitset a1(0b1010);
  bitset b1(0b11110000);
  unsigned long c1 = a1.to_ulong();
  cout<<c1<<endl;              //輸出10，將a1轉換為unsigned long類型
  string d1 = a1.to_string();
  cout<<d1<<endl;              //輸出「1010」，將a1轉換為string類型
  bitset e1 = (a1<<8) | b1;
  cout<<e1<<endl;              //輸出「101011110000」 用a1左移8位的結果與b1拼接成一個12位的bitset對象

  return 0;
}