java BitMap原理解析

在一些資料量比較大的場景中，做一些查重、排序，一般的方法難以實現。資料量過大，會占用較大的記憶體，常用的處理方式有兩種：bitmap（位圖法）和布隆過濾。

本篇針對以下題目來看一下如何用位圖法來實現：10億個正整數，給定乙個數值，如何快速排定該數值是否在10億個正整數當中？

位圖法的思想類似於hash定址，首先初始化乙個int陣列，每個元素對應32位位元，將10億個元素分別讀入記憶體，對int陣列中的元素位元位進行標記，如果存在，標記為1即可。標記完之後，即可快速判定某個元素是否在10億個正整數當中，時間複雜度為o（1）。

需要多大的記憶體？

10億個元素需要10億個位元位，10億/8/1024/1024 = 120 m，相比原來節省了 32 倍記憶體。

注意：這是最小使用記憶體。原因後面會介紹。

需要申請多大的陣列？

array[0]:可表示0~31

array[1]:可表示32~63

array[2]可表示64~95

…陣列長度為10億/32 +1即可。

每個int型別可標識32個整數，如下圖：

比如元素 119，如何確定其對應的陣列位元位 index ？

1）確定陣列 index：119/32 = 3.7，也就是第 4 個陣列元素，a[3] 的位置。

2）確定位元位 index：119%32 = 23，第23個位元位。

3）將位元位設定為1。

1）將位元位設定為1

將第28個位元位設定為1：

只需將 1 左移（31-28）位數，然後與原來的值進行或運算。

2）將位元位設定為0

將第28個位元位設定為0：

只需將 1 左移（31-28）位數，並進行非運算，然後與原來的值進行與運算。

3）判斷某一元素是否存在

判斷 28 位位元位是否有元素存在：

只需將 1 左移（31-28）位數，然後與原來的值進行與運算。只要與運算結果中有1，即表示元素存在。所以可以用執行結果是不為0作為元素是否存在依據。

public class bigmaptest 
public void set1(int  num)
public void set0(int  num)
public boolean i***ist(int  num)
/*** 將整型數字轉換為二進位制字串，一共32位，不捨棄前面的0
* @param number 整型數字
* @return 二進位制字串
*/private static string get32bitbinstring(int number) 
return sbuilder.reverse().tostring();
}public static void main(string args) ;
bigmaptest bigmaptest = new bigmaptest(2234-1);
for (int i : arrays) 
system.out.println(bigmaptest.i***ist(35));}}

優點：實現簡單。適合資料量比較大的場景。

缺點：占用記憶體。申請的陣列長度不好控制和最大的數值有關。當某個值特別大的情況下，對映的陣列超過申請的陣列容量，會出現下標越界。這也是上面提到的10億個元素占用120m是最小記憶體的原因，實際可能會大於這個記憶體。

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