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Leetcode2166-设计位集

news 2025/10/13 7:36:40

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在处理大规模布尔数组时,我们经常面临空间和时间效率的双重挑战。

如果用普通的 boolean 数组,每个元素至少占用 1 字节,当数据量达到百万级别时,内存开销会非常可观。

而位集合(Bitset)通过将每个布尔值压缩为一个比特位,可以将空间占用降低到原来的 1/32。

以下是一个支持延迟翻转优化的高效 Bitset 实现。

代码

	class Bitset{private int[] set;//整形数组，用于存储位信息private final int size;//位集合的逻辑大小（用户视角的位数）private int zeros;//统计当前值为0的位的数量private int ones;//统计当前值为1的位的数量private boolean reverse;//反转标志//构造函数public Bitset(int n){set = new int[(n+31)/32];size = n;zeros = n;ones = 0;reverse = false;}public void fix(int i){int index = i/32;int bit = i%32;if(!reverse){//正常模式reverse=false，将0改为1if((set[index]&(1<<bit))==0){zeros--;ones++;set[index]|=(1<<bit);}}else{//反转模式reverse=true，将1改为0if((set[index]&(1<<bit))!=0){zeros--;ones++;set[index]^=(1<<bit);}}}public void unfix(int i){int index = i/32;int bit = i%32;if(!reverse){//正常模式reverse=false，将1改为0if((set[index]&(1<<bit))!=0){ones--;zeros++;set[index]^=(1<<bit);}}else{//反转模式reverse=true，将0改为1if((set[index]&(1<<bit))==0){ones--;zeros++;set[index]|=(1<<bit);}}}//翻转所有位（0变1，1变0）public void flip(){reverse = !reverse;int tmp = zeros;zeros=ones;ones = tmp;}//检查是否全为1public boolean all(){return ones == size;}//检查是否至少有一个1public boolean one(){return ones>0;}//返回1的数量public int count(){return ones;}//将位集合转换为字符串表示public String toString(){StringBuilder builder = new StringBuilder();for(int i=0,k=0,number,status;i<size;k++){number = set[k];for(int j=0;j<32&&i<size;j++,i++){status = (number>>j)&1;status ^= reverse?1:0;builder.append(status);}}return builder.toString();}}