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#pragma once
#include <cstdint>
#include <cstdlib>
#include <cassert>
#include <iostream>
#include <iomanip>
//#include <memory>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <random>
#include <chrono>
#include <stdexcept>
#include <sstream>
#include <utility>
#include <type_traits>
#include "DynamicBitSetIterators.hpp"
namespace TwilightDream
{
class DynamicBitSet
{
public:
DynamicBitSet()
{
// 默认构造函数,可能进行一些初始化操作
data_size = 0;
data_capacity = 0;
data_chunk_count = 0;
}
DynamicBitSet( size_t initial_bit_capacity, bool fill_bit )
:
bitset(needed_chunks(initial_bit_capacity), fill_bit ? BooleanBitWrapper( 0xFFFFFFFF ) : BooleanBitWrapper( 0x00000000 ))
{
// 设置实际的比特大小
data_chunk_count = bitset.size();
data_size = initial_bit_capacity;
data_capacity = bitset.size() * 32;
// 如果有多余的比特,设置它们
size_t extra_bits = initial_bit_capacity % 32; // 假设每个块有32位
if (extra_bits != 0) {
uint32_t mask = (1 << extra_bits) - 1; // 创建一个掩码,用于保留需要的比特
this->bitset.back().bits &= mask; // 使用掩码来清除(MSB)多余的比特
}
}
DynamicBitSet( const std::vector<bool>& bool_vector )
:
bitset(needed_chunks(bool_vector.size()), BooleanBitWrapper( 0x00000000 ))
{
// 设置实际的比特大小
data_chunk_count = bitset.size();
data_size = bool_vector.size();
data_capacity = bitset.size() * 32;
for ( size_t i = 0; i < bool_vector.size(); ++i )
{
(*this)[ i ] = bool_vector[ i ];
}
}
// 接受二进制字符串作为参数的构造函数
DynamicBitSet(const std::string& binaryString)
{
std::string binary(binaryString.size(), 0);
std::reverse_copy(binaryString.begin(), binaryString.end(), binary.begin());
resize( binaryString.size() );
for ( size_t i = 0; i < binary.size(); ++i )
{
if(binary[ i ] == '1' || binary[ i ] == '0')
set_bit( binary[ i ] == '1', i );
}
// 设置实际的比特大小
data_chunk_count = bitset.size();
data_size = this->valid_number_of_bits();
data_capacity = bitset.size() * 32;
}
DynamicBitSet( const std::string& string, int formatted )
{
switch ( formatted )
{
case 2: // 二进制
{
std::string binary(string.size(), 0);
std::reverse_copy(string.begin(), string.end(), binary.begin());
resize( string.size() );
for ( size_t i = 0; i < binary.size(); ++i )
{
set_bit( binary[ i ] == '1', i );
}
break;
}
case 10: // 十进制
{
std::string binary = decimal_to_binary( string );
//std::cout << binary << std::endl;
resize( binary.size() );
for ( size_t i = 0; i < binary.size(); ++i )
{
set_bit( binary[ i ] == '1', i );
}
}
break;
case 16: // 十六进制
{
std::string binary = hexadecimal_to_binary( string );
resize( binary.size() );
for ( size_t i = 0; i < binary.size(); ++i )
{
set_bit( binary[ i ] == '1', i );
}
}
break;
default:
throw std::invalid_argument( "Invalid format specifier" );
}
// 设置实际的比特大小
data_chunk_count = bitset.size();
data_size = this->valid_number_of_bits();
data_capacity = bitset.size() * 32;
}
DynamicBitSet( uint32_t value )
:
bitset(1, BooleanBitWrapper( 0x00000000 ))
{
bitset[0].bits = value;
// 更新成员变量
this->data_chunk_count = 1;
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
this->data_capacity = 32;
}
DynamicBitSet(const std::vector<uint32_t>& values)
:
bitset(values.size(), BooleanBitWrapper(0x00000000)),
data_chunk_count(values.size()),
data_capacity(values.size() * 32),
data_size(values.size() * 32) // 初始化为最大可能的大小
{
for (size_t i = 0; i < values.size(); ++i)
{
bitset[i].bits = values[i];
}
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
}
DynamicBitSet( uint64_t value )
:
bitset(2, BooleanBitWrapper( 0x00000000 ))
{
bitset[0].bits = value & 0x0000FFFFF;
bitset[1].bits = value >> 32;
// 更新成员变量
this->data_chunk_count = 2;
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
this->data_capacity = 64;
}
DynamicBitSet( const std::vector<uint64_t>& values )
:
bitset(values.size() * 2, BooleanBitWrapper(0x00000000)),
data_chunk_count(values.size() * 2), // 两个32位块组成一个64位块
data_capacity(values.size() * 64)
{
this->data_size = values.size() * 64;
for (size_t i = 0; i < values.size(); ++i)
{
uint32_t lower_bits = static_cast<uint32_t>(values[i] & 0xFFFFFFFF);
uint32_t upper_bits = static_cast<uint32_t>((values[i] >> 32) & 0xFFFFFFFF);
bitset[i * 2].bits = lower_bits;
bitset[i * 2 + 1].bits = upper_bits;
}
// 更新 data_size
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
}
DynamicBitSet( const std::initializer_list<uint32_t>& values)
: bitset( values.size(), BooleanBitWrapper( 0x00000000 ) ), data_chunk_count( values.size() ), data_capacity( values.size() * 32 ), data_size( values.size() * 32 )
{
std::copy(values.begin(), values.end(), bitset.begin());
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
}
DynamicBitSet( const std::initializer_list<uint64_t>& values )
:
bitset( values.size() * 2, BooleanBitWrapper( 0x00000000 ) ),
data_chunk_count( values.size() ), // 两个32位块组成一个64位块
data_capacity( values.size() * 64 ), // 64 bits per chunk
data_size( values.size() * 64 )
{
auto iter = bitset.begin();
for ( uint64_t value : values )
{
uint32_t lower = static_cast<uint32_t>( value & 0xFFFFFFFF );
uint32_t upper = static_cast<uint32_t>( ( value >> 32 ) & 0xFFFFFFFF );
if(iter != bitset.end())
{
*iter = BooleanBitWrapper( lower );
++iter;
*iter = BooleanBitWrapper( upper );
++iter;
}
}
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
}
DynamicBitSet( const BooleanBitWrapper& wrapper )
{
bitset.push_back( wrapper );
this->data_chunk_count = bitset.size();
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
this->data_capacity = bitset.size() * 32;
}
DynamicBitSet( const std::vector<BooleanBitWrapper>& wrapper_bool_vector )
: bitset( wrapper_bool_vector )
{
// 更新成员变量
this->data_chunk_count = bitset.size();
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
this->data_capacity = bitset.size() * 32;
}
DynamicBitSet( const DynamicBitSet& other ) noexcept
: bitset( other.bitset ), data_capacity( other.data_capacity ), data_size( other.data_size ), data_chunk_count( other.data_chunk_count )
{
// 这里你可能还想进行一些额外的复制操作
}
DynamicBitSet& operator=( const DynamicBitSet& other ) noexcept
{
if ( this == &other )
{
return *this; // 返回 *this 以处理自赋值 case
}
this->bitset = other.bitset;
this->data_chunk_count = other.data_chunk_count;
this->data_capacity = other.data_capacity;
this->data_size = other.data_size;
return *this;
}
DynamicBitSet( DynamicBitSet&& other ) noexcept
: bitset( std::move( other.bitset ) ), data_capacity( std::move( other.data_capacity ) ), data_size( std::move( other.data_size ) ), data_chunk_count( std::move( other.data_chunk_count ) )
{
// 这里你可能还想进行一些额外的移动操作
}
DynamicBitSet& operator=( DynamicBitSet&& other ) noexcept
{
if ( this == &other )
{
return *this; // 返回 *this 以处理自赋值 case
}
bitset = std::move( other.bitset );
this->data_capacity = std::move( other.data_capacity );
this->data_size = std::move( other.data_size );
this->data_chunk_count = std::move( other.data_chunk_count );
return *this;
}
~DynamicBitSet()
{
// 默认析构函数,如果需要,可以进行一些清理操作
data_size = 0;
data_capacity = 0;
data_chunk_count = 0;
}
using iterator = BitIterator;
using const_iterator = ConstantBitIterator;
using reverse_iterator = ReverseBitIterator;
using const_reverse_iterator = ConstantReverseBitIterator;
/* LSB Position */
iterator begin();
const_iterator cbegin() const;
/* MSB + 1 Position */
iterator end();
const_iterator cend() const;
/* MSB Position */
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator crbegin() const;
/* LSB - 1 Position */
reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator crend() const;
// Subscript Operator for non-const DynamicBitSet
BitReference operator[]( size_t index );
// Subscript Operator for non-const DynamicBitSet
bool operator[]( size_t index ) const;
// 比特集使用内存物理容量是不是空
bool empty()
{
if ( bitset.capacity() > 0 )
if ( bitset.size() > 0 )
return false;
return true;
}
bool is_alone_chunk() const
{
return bitset.size() == 1;
}
// 计算实际有效比特数量(自适应比特大小)
size_t valid_number_of_bits() const
{
// 内联函数:用于计算一个 32 位整数 x 的二进制表示中从最高位开始到第一个非零位之间,连续零的数量。
auto LeadingZeros = []( uint32_t x ) -> uint32_t {
// 执行位扩展(smearing)操作,将最高位的 1 向右扩展,填充所有低位。
// 这样做是为了方便后续计算 1 的数量。
x |= x >> 1;
x |= x >> 2;
x |= x >> 4;
x |= x >> 8;
x |= x >> 16;
// 计算 x 中 1's 的数量。
// 下面的操作是经典的位操作技巧,用于快速计算一个整数的二进制表示中 1's 的数量。
x -= ( x >> 1 ) & 0x55555555;
x = ( x >> 2 & 0x33333333 ) + ( x & 0x33333333 );
x = ( ( x >> 4 ) + x ) & 0x0f0f0f0f;
x += x >> 8;
x += x >> 16;
// 计算 uint32_t 类型的位数,这是一个编译时常量。
// 对于 32 位整数,这将是 32。
// 从 uint32_t 类型的总位数(通常是 32)中减去 1's 的数量,得到从最高位开始到第一个非0位的0's的数量。
return ( sizeof( uint32_t ) * CHAR_BIT ) - ( x & 0x0000003f );
};
// 从最高有效位(MSB)的 wrapper 开始检查
for ( size_t wrapperIndex = bitset.size(); wrapperIndex > 0 && wrapperIndex != size_t( -1 ); --wrapperIndex )
{
uint32_t currentWrapperBits = bitset[ wrapperIndex - 1 ].bits;
// 如果当前 wrapper 不全为零,则进一步检查
if ( currentWrapperBits != 0 )
{
// 使用 LeadingZeros 函数来找到从最高位开始到第一个非零位之间的零的数量
// 然后计算并返回实际使用的比特数量
return ( wrapperIndex - 1 ) * 32 + ( uint32_t( 32 ) - LeadingZeros( currentWrapperBits ) );
}
}
// 如果所有位都是 0,则实际使用的比特数量为 0
return 0;
}
// 被记录的比特数量(大小)
size_t bit_size() const
{
return this->data_size;
}
// "虚拟容量"(即,在不调整底层 std::vector<BooleanBitWrapper>::size() 大小的情况下,可以存储的最大比特位数)
// 被记录的比特集"容量"(以BooleanBitWrapper为单位的比特数 * std::vector<BooleanBitWrapper>::size())
size_t bit_capacity() const
{
return this->data_capacity;
}
//被记录的比特集数量
size_t chunk_count() const
{
return this->data_chunk_count;
}
// 获取比特集使用内存物理容量(以BooleanBitWrapper为单位)
size_t memory_capacity() const
{
return bitset.capacity();
}
// 检查是否所有的位都被设置
bool all() const
{
for ( const auto& wrapper : bitset )
{
// 如果有任何一个位没有被设置
if ( wrapper.bits != 0xFFFFFFFF )
{
return false;
}
}
return true;
}
// 检查是否有任何位被设置
bool any() const
{
for ( const auto& wrapper : bitset )
{
// 如果有任何一个位被设置
if ( wrapper.bits != 0 )
{
return true;
}
}
return false;
}
// 检查是否没有位被设置
bool none() const
{
for ( const auto& wrapper : bitset )
{
// 如果有任何一个位被设置
if ( wrapper.bits != 0 )
{
return false;
}
}
return true;
}
// 设置指定索引的位为给定的布尔值
void set_bit( bool value, size_t index )
{
if ( index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range from set bit" );
}
size_t wrapperIndex = index / 32;
size_t bitIndex = index % 32;
bitset[ wrapperIndex ].bit_set( value, bitIndex );
}
// 获取指定索引的位的布尔值
bool get_bit( size_t index ) const
{
if ( index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range from get bit" );
}
size_t wrapperIndex = index / 32;
size_t bitIndex = index % 32;
return bitset[ wrapperIndex ].bit_get( bitIndex );
}
/* 最低有效位(LSB)是在最前面{(Bitchunk[0] >> 0) & 1},而最高有效位(MSB)是在最后面{(Bitchunk[Bitchunk.size() - 1] >> 32 - 1) & 1)} */
// 获取子集
DynamicBitSet subset( size_t start, size_t end ) const
{
if ( end > this->data_size || start > end )
{
throw std::out_of_range( "Invalid range for subset" );
}
DynamicBitSet result( end - start, false );
for ( size_t i = start; i < end; ++i )
{
result[ i - start ] = ( *this )[ i ];
}
return result;
}
/**
* Concatenates two DynamicBitSet objects.
*
* This function combines the bits of two DynamicBitSet objects to create a new
* DynamicBitSet where the bits of the "current" object are appended after the
* bits of the "other" object.
*
* @param current The DynamicBitSet whose least significant bits will be placed at the beginning.
* @param other The DynamicBitSet whose most significant bits will be placed after the "current" bits.
* @return A new DynamicBitSet containing the concatenated bits.
*
* @note The bit positions within the resulting DynamicBitSet are organized as follows:
* [other's MSB] ... [other's LSB] [current's MSB] ... [current's LSB]
*
* @note The input DynamicBitSet objects are not modified.
*
* @note The returned DynamicBitSet's size will be the sum of the sizes of the input DynamicBitSet objects.
*/
friend DynamicBitSet bitset_concat( const DynamicBitSet& current, const DynamicBitSet& other )
{
DynamicBitSet result( current.data_size + other.data_size, false );
// 首先,复制另一个 DynamicBitSet 的所有数据到结果的开始位置
for ( size_t i = 0; i < other.data_size; ++i )
{
result[ i ] = other[ i ];
}
// 然后,复制当前 DynamicBitSet 的所有数据到结果的偏移位置
size_t offset = other.data_size; // 偏移量等于 other 的大小
for ( size_t i = 0; i < current.data_size; ++i )
{
result[ offset + i ] = current[ i ];
}
return result;
}
// 在基于 LSB 位置 处 向左 插入 比特
void insert( bool value, size_t index )
{
if ( bitset.empty() )
{
// 如果没有比特块,保持安全数据后,直接返回
bitset.push_back( value );
data_size = value;
data_capacity = 32;
data_chunk_count = 1;
return;
}
//检测到错误记录的 data_size
if ( this->data_size == 0 && bitset[ 0 ].bits == 0)
{
if ( this->hamming_weight() )
{
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
}
if ( !value && this->data_size == 0 )
return;
else if ( value && this->data_size == 0 )
{
/* 特殊处理:bitset不为0 和 data_size 为0,并且且没有任何有效个比特1数据被存储。 */
//更新btiset容量大小。
bitset.resize( needed_chunks( bitset.size() * 32 + 1 ), BooleanBitWrapper( 0x00000000 ) );
data_chunk_count = this->bitset.size();
data_capacity = this->bitset.size() * 32;
//修复错误记录的 data_size
this->data_size = bitset.size() * 32 + 1;
if ( index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range" );
}
if ( index == 0 )
{
// 如果 index 为 0(即 LSB)
( *this )[ 1 ] = true; // 设置 原 LSB + 1 为 1
return;
}
else if ( index == bitset.size() * 32 - 1 )
{
// 如果 index 为 bitset.size() * 32 - 1(即 MSB)
bitset[ bitset.size() - 1 ].bits |= 0x00000001; // 设置 原 MSB + 1 为 1
return;
}
//如果要插入中间位置
( *this )[ index ] = true;
return;
}
}
// 如果 index 为 this->data_size - 1(即 MSB),则 value 必须为 true
if ( index == this->data_size - 1 && value == false )
{
throw std::invalid_argument( "Cannot insert a zero at the MSB position." );
}
if ( index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range" );
}
if ( this->data_size == 0 && this->data_chunk_count == 0 && value )
{
//Add bit chunk
resize( 1 );
if ( value )
( *this )[ 0 ] = true;
return;
}
if ( data_size == 1 && this->data_chunk_count == 1 )
{
if ( bitset[ 0 ].bits == 0x00000000 )
{
bitset[ 0 ].bits = value ? 0x00000001 : 0x00000000;
}
else if ( bitset[ 0 ].bits == 0x00000001 )
{
bitset[ 0 ].bits <<= 1;
bitset[ 0 ].bits |= value;
++data_size;
}
return;
}
// 扩展数据大小
resize( this->data_size + 1 );
// 从MSB开始,将每个比特值向左移动一位,直到达到指定的插入位置
for (size_t i = this->data_size - 1; i > index; --i)
{
bool bit = get_bit(i - 1);
set_bit(i, bit);
}
// 在指定的索引位置插入新的比特值
set_bit(index, value);
data_chunk_count = this->bitset.size();
data_capacity = this->bitset.size() * 32;
}
// 在基于 LSB 位置 处 向左 擦除 比特
void erase( size_t index )
{
if ( bitset.empty() )
{
// 如果没有比特块,保持安全数据后,直接返回
bitset.push_back( 0 );
data_size = 0;
data_capacity = 32;
data_chunk_count = 1;
return;
}
//检测到错误记录的 data_size
if ( this->data_size == 0 && bitset[ 0 ].bits == 0)
{
if ( this->hamming_weight() )
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
else
return;
}
if ( index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range" );
}
// 如果 index 为 0(即 LSB)并且没有其他比特为1
if ( index == 0 && this->hamming_weight() <= 1 )
{
throw std::invalid_argument( "Cannot erase the only set bit at the LSB position." );
}
if ( data_size == 1 && this->data_chunk_count == 1 )
{
//Remove bit chunk
resize( 0 );
return;
}
// 从指定的索引位置开始,将每个比特值向右移动一位,直到达到MSB
for (size_t i = index; i < this->data_size - 1; ++i)
{
bool bit = get_bit(i + 1);
set_bit(i, bit);
}
// 收缩数据大小
resize( this->data_size - 1 );
data_chunk_count = this->bitset.size();
data_capacity = this->bitset.size() * 32;
}
// 在基于 MSB 位置 处 向右 插入 比特
void reverse_insert( bool value, size_t backward_index )
{
if ( bitset.empty() )
{
// 如果没有比特块,保持安全数据后,直接返回
bitset.push_back( value );
data_size = value;
data_capacity = 32;
data_chunk_count = 1;
return;
}
//检测到错误记录的 data_size
if ( this->data_size == 0 && bitset[ 0 ].bits == 0)
{
if ( this->hamming_weight() )
{
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
}
if ( !value && this->data_size == 0 )
return;
else if ( value && this->data_size == 0 )
{
/* 特殊处理:bitset不为0 和 data_size 为0,并且且没有任何有效个比特1数据被存储。 */
//更新btiset容量大小。
bitset.resize( needed_chunks( bitset.size() * 32 + 1 ), BooleanBitWrapper( 0x00000000 ) );
data_chunk_count = this->bitset.size();
data_capacity = this->bitset.size() * 32;
//修复错误记录的 data_size
this->data_size = bitset.size() * 32 + 1;
if ( this->data_size - 1 - backward_index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range" );
}
if ( this->data_size - 1 - backward_index == 0 )
{
// 如果 backward_index 为 0(即 MSB)
( *this )[ this->data_size - 2 ] = true; // 设置 原 MSB - 1 为 1
return;
}
else if ( this->data_size - 1 - backward_index == bitset.size() * 32 - 1 )
{
// 如果 backward_index 为 bitset.size() * 32 - 1(即 LSB)
bitset[ 0 ].bits |= 0x00000001; // 设置 原 LSB - 1 为 1
return;
}
//如果要插入中间位置
( *this )[ this->data_size - 1 - backward_index ] = true;
return;
}
}
// 通常情况:将从 MSB 计数转换为从 LSB 计数的索引
// 将从 MSB 计数转换为从 LSB 计数的索引
size_t forward_index = this->data_size - 1 - backward_index;
if ( forward_index == this->data_size - 1 && value == false )
{
throw std::invalid_argument( "Cannot insert a zero at the MSB position." );
}
if ( forward_index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range" );
}
if ( this->data_size == 0 && this->data_chunk_count == 0 && value )
{
//Add bit chunk
resize( 1 );
if ( value )
( *this )[ 0 ] = true;
return;
}
if ( data_size == 1 && this->data_chunk_count == 1 )
{
if ( bitset[ 0 ].bits == 0x00000000 )
{
bitset[ 0 ].bits = value ? 0x00000001 : 0x00000000;
}
else if ( bitset[ 0 ].bits == 0x00000001 )
{
bitset[ 0 ].bits <<= 1;
bitset[ 0 ].bits |= value;
++data_size;
}
return;
}
// 扩展数据大小
resize( this->data_size + 1 );
DynamicBitSet subset1 = this->subset( 0, forward_index );
DynamicBitSet subset2 = this->subset( forward_index, this->data_size );
subset2.push_back( value ); // 在MSB端添加值
*this = bitset_concat( subset2, subset1 ); // 注意顺序,因为我们是在MSB端添加
data_chunk_count = this->bitset.size();
data_capacity = this->bitset.size() * 32;
}
// 在基于 MSB 位置 处 向右 擦除 比特
void reverse_erase( size_t backward_index )
{
if ( bitset.empty() )
{
// 如果没有比特块,保持安全数据后,直接返回
bitset.push_back( 0 );
data_size = 0;
data_capacity = 32;
data_chunk_count = 1;
return;
}
//检测到错误记录的 data_size
if ( this->data_size == 0 && bitset[ 0 ].bits == 0)
{
if ( this->hamming_weight() )
this->data_size = this->valid_number_of_bits();
else
return;
}
// 将从 MSB 计数转换为从 LSB 计数的索引
size_t forward_index = this->data_size - 1 - backward_index;
if ( forward_index >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Index out of range" );
}
// 如果 index 为 0(即 MSB)
if ( forward_index == this->data_size - 1 )
{
*this = this->subset( 0, this->data_size - 1 );
return;
}
if ( data_size == 1 && this->data_chunk_count == 1 )
{
//Remove bit chunk
resize( 0 );
return;
}
DynamicBitSet subset1 = this->subset( 0, forward_index );
DynamicBitSet subset2 = this->subset( forward_index + 1, this->data_size );
*this = bitset_concat( subset2, subset1 ); // 注意顺序,因为我们是在MSB端删除
data_chunk_count = this->bitset.size();
data_capacity = this->bitset.size() * 32;
}
// 追加一个位到 MSB(最重要位)
void push_front( bool value )
{
if ( bitset.empty() )
{
// 如果没有比特块,保持安全数据后,直接返回
bitset.push_back( value );
data_size = 0;
data_capacity = 32;
data_chunk_count = 1;
return;
}
size_t new_bit_size = data_size + 1;
// 增加数据大小
resize( new_bit_size );
// 检查是否需要添加新的块
if ( data_size > bitset.size() * 32 )
{
bitset.push_back( BooleanBitWrapper( 0 ) );
data_capacity += 32;
++data_chunk_count;
}
// 将所有位向左移动一位以创建空间
this->left_shift( 1 );
data_size = new_bit_size;
// 在 MSB 处设置新值
( *this )[ data_size - 1 ] = value;
}
// 删除一个位 MSB(最重要位)
void pop_front()
{
if ( bitset.empty() )
{
// 如果没有比特块,保持安全数据后,直接返回
bitset.push_back( 0 );
data_size = 0;
data_capacity = 32;
data_chunk_count = 1;
return;
}
size_t new_bit_size = data_size - 1;
// 将所有位向右移动一位以覆盖 MSB
this->right_shift( 1 );
// 减少数据大小
resize( new_bit_size );
data_size = new_bit_size;
// 检查是否需要删除一个块
if ( bitset.size() > blocks_required( data_size ) )
{
bitset.pop_back();
data_capacity -= 32;
--data_chunk_count;
}
}
// 追加一个位到 LSB(最不重要位)
void push_back( bool value )
{
size_t new_bit_size = data_size + 1;
// 增加数据大小
resize( new_bit_size );
// 检查是否需要添加新的块
if ( data_size > bitset.size() * 32 )
{
bitset.push_back( BooleanBitWrapper( 0 ) );
data_capacity += 32;
++data_chunk_count;
}
// 将所有位向左移动一位以使新值成为 LSB
// 这个会计算当前的实际有效比特大小,所以之后还要再次覆盖一次数据大小
this->left_shift( 1 );
data_size = new_bit_size;
// 在 LSB 处设置新值
( *this )[ 0 ] = value;
assert( check_consistency( 1 ) );
}
// 删除一个位 LSB(最不重要位)
void pop_back()
{
size_t new_bit_size = data_size - 1;
// 将所有位向右移动一位以覆盖 LSB
// 这个会计算当前的实际有效比特大小,所以之后还要再次覆盖一次数据大小
this->right_shift( 1 );
// 减少数据大小
resize( new_bit_size );
data_size = new_bit_size;
// 检查是否需要删除一个块
if ( bitset.size() > blocks_required( data_size ) )
{
bitset.pop_back();
data_capacity -= 32;
--data_chunk_count;
}
assert( check_consistency( 1 ) );
}
// 翻转指定位置的比特位
DynamicBitSet& flip( size_t position )
{
if ( position >= this->data_size )
{
throw std::out_of_range( "Filp bit: Position out of range" );
}
bitset[ position / 32 ].bit_flip( position % 32 );
return *this;
}
void set()
{
for ( auto& chunk : bitset )
{
chunk.bits = 0xFFFFFFFF;
}
this->data_size = this->data_capacity;
}
void set( size_t pos, size_t len, bool value )