什么是 BigMap 算法

什么是 BigMap 算法
算法思想
- 优点：
- 缺点：
- 示例：
map映射表
位移转换
代码示例(c语言)

C/C++Linux服务器开发/后台架构师知识体系整理

什么是 BigMap 算法

所谓 BitMap 就是用一个 bit 位来标记某个元素对应的 value，而 key 即是这个元素。由于采用bit为单位来存储数据，因此在可以大大的节省存储空间。

算法思想

32位机器上，一个整形，比如 int a; 在内存中占32bit，可以用对应的32个bit位来表示十进制的0-31个数，bitmap算法利用这种思想处理大量数据的排序与查询。

优点：

效率高，不许进行比较和移位
占用内存少，比如N=10000000;只需占用内存为N/8 = 1250000Bytes = 1.2M，如果采用int数组存储，则需要38M多

缺点：

无法对存在重复的数据进行排序和查找

示例：

申请一个int型的内存空间，则有4Byte，32bit。输入 4， 2, 1, 3时：

输入4：

输入2：

输入1：

输入3：

思想比较简单，关键是十进制和二进制bit位需要一个 map 映射表，把10进制映射到bit位上。

map映射表

假设需要排序或者查找的总数N=10000000,那么我们需要申请的内存空间为 int a[N/32 + 1].其中a[0]在内存中占32位,依此类推：

bitmap表为：

a[0] ------> 0 - 31

a[1] ------> 32 - 63

a[2] ------> 64 - 95

a[3] ------> 96 - 127

…

下面介绍用位移将十进制数转换为对应的bit位

位移转换

（1）求十进制数 0-N 对应的在数组 a 中的下标

index_loc = N / 32即可，index_loc即为n对应的数组下标。例如n = 76, 则loc = 76 / 32 = 2,因此76在a[2]中。

（2）求十进制数0-N对应的bit位

bit_loc = N % 32即可，例如 n = 76, bit_loc = 76 % 32 = 12

（3）利用移位0-31使得对应的32bit位为1

代码示例(c语言)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#define SHIFT 5
#define MASK 0x1F/*** 设置所在的bit位为1** T = O(1)**/
void set(int n, int *arr)
{int index_loc, bit_loc;index_loc = n >> SHIFT; // 等价于n / 32bit_loc = n & MASK;    // 等价于n % 32 。 h%2^n = h & (2^n -1)arr[index_loc] |= 1 << bit_loc;
}/*** 初始化arr[index_loc]所有bit位为0** T = O(1)**/
void clr(int n, int *arr)
{int index_loc;index_loc = n >> SHIFT;arr[index_loc] &= 0;
}/*** 测试n所在的bit位是否为1** T = O(1)**/
int test(int n, int *arr)
{int i, flag;i = 1 << (n & MASK);flag = arr[n >> SHIFT] & i;return flag;
}int main(void)
{int i, num, space, *arr;while (scanf("%d", &num) != EOF) {// 确定大小&&动态申请数组space = num / 32 + 1;arr = (int *)malloc(sizeof(int) * space);// 初始化bit位为0for (i = 0; i <= num; i ++)clr(i, arr);// 设置num的比特位为1set(num, arr);// 测试if (test(num, arr)) {printf("成功！\n");} else {printf("失败!\n");}}return 0;
}

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