java中的BitSet使用实战实例

目录

• 一、核心特性
• 二、基础用法
• 1. 创建实例
• 2. 基本操作
• 三、高级功能
• 1. 位运算
• 2. 实用方法
• 四、典型应用场景
• 五、性能对比
• 六、注意事项
• 七、实战示例

Java中的BitSet类是一个高效处理位操作的工具类，用于表示可动态扩展的位向量（bit vector）。以下是详细解析：

一、核心特性

1. 动态扩容：初始容量可指定，超出时自动扩展
2. 空间效率：每个位仅占1 bit（传统boolean数组占1 byte）
3. 线程不安全：非同步实现，多线程需自行同步

二、基础用法

1. 创建实例

BitSet bits1 = new BitSet();       // 默认初始容量（64位）
BitSet bits2 = new BitSet(100);    // 初始至少容纳100位

2. 基本操作

BitSet bits = new BitSet();
// 设置位
bits.set(3);         // 第3位设为true（索引从0开始）
bits.set(5, true);   // 显式设置true
bits.set(10, 20);    // 设置区间[10,20)为true
// 清除位
bits.clear(3);       // 清除第3位
bits.clear(5, 1编程5);   // 清除区间[5,15)
// 编程客栈获取状态
boolean b = bits.get(3);  // 返回false（已被清除）
// 翻转位
bits.flip(2);        // 第2位取反
bits.flip(0, 10);    // 翻转区间[0,10)

三、高级功能

1. 位运算

BitSet a = new BitSet();
a.set(0, 3);  // 0,1,2位为true
BitSet b = new BitSet();
b.set(2, 5);  // 2,3,4位为true
a.and(b);     // 与操作：结果仅2位为true
a.or(b);      // 或操作：0-4位为true
a.xor(b);     // 异或操作：www.devze.com0,1,3,4位为true
a.andNot(b);  // 差集操作：0,1位为true

2. 实用方法

int cardinality = bits.cardinality();  // 统计true位的数量
int length = bits.length();             // 最高设置位索引+1
int size = bits.size();                 // 实际使用空间（bits）
byte[] bytes = bits.toByteArray();      // 转为字节数组
long[] longs = bits.toLongArray();      // 转为长整型数组
BitSet newBits = (BitSet) bits.clone(); // 深拷贝

四、典型应用场景

1. 海量数据标记：存储千万级数据的开关状态
2. 集合运算：快速实现交集/并集/差集操作
3. 布隆过滤器：作为底层位数组实现
4. 权限系统：用位掩码表示权限组合
5. 算法优化：如八皇后问题、数独求解等

五、性能对比

六、注意事项

1. 索引越界：访问未设置的位返回false，不会报错
2. 扩容机制：容量不足时自动翻倍扩展（如64→128→256…）
3. 序列化：直接序列化可能因JDK版本产生兼容问题
4. 替代方案：对线程安全要求高时可用ConcurrentBitSet

七、实战示例

// 查找重复元素
BitSet seen = new BitSet();
int[] arr = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};
for (int num : arr) {
    if (seen.get(num)) {
        System.out.println("重复值: " + num);
    }
    seen.set(num);
}
// 输出：python重复值: 1

通过合理使用BitSet，可以在空间效率和操作性能之间取得良好平衡。建议根据具体场eqXdXjD景评估是否适合使用位操作方案。

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