从字节数组转换为位数组

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我正在学习C#并处理文件和类型。问题是我想将byte[]转换为BitArray,这里是我得到的截图:

enter image description here

在左边是我的byte[] B,在右边是它的BitArray。我想要实现的是,byte[0]的BitArray应该是00001010,代表数字10,byte1的BitArray应该是11001100,代表数字204,以此类推。
我发现了这句话“每个字节的最低有效位表示最低索引值”,但我不知道它的意思和如何解决这个问题。
任何想法、资源和信息都会很有帮助。我现在非常需要它。

看起来它完美地工作了。字节0变成了位7:0,字节1变成了15:8,依此类推。你到底有什么疑虑? - Ben Voigt
为什么需要使用 BitArray - Der Kommissar
3个回答

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位的顺序看起来是反的,但一旦你意识到位阵列中的条目是从最不重要的位到最重要的位编号的,这一切就都有意义了:

00001010   Index Value
--------   ----- -----
||||||||
|||||||+----- 0  false
||||||+------ 1  true
|||||+------- 2  false
||||+-------- 3  true
|||+----------4  false
||+-----------5  false
|+------------6  false
+-------------7  false

如果您希望无论如何都要倒转顺序,可以使用本问答中描述的技巧之一 - 例如,使用查找表:

private static byte[] Reverse = new byte[] {
    0x00, 0x80, 0x40, 0xC0, 0x20, 0xA0, 0x60, 0xE0, 0x10, 0x90, 0x50, 0xD0, 0x30, 0xB0, 0x70, 0xF0, 0x08, 0x88, 0x48, 0xC8, 0x28, 0xA8, 0x68, 0xE8, 0x18, 0x98, 0x58, 0xD8, 0x38, 0xB8, 0x78, 0xF8
,   0x04, 0x84, 0x44, 0xC4, 0x24, 0xA4, 0x64, 0xE4, 0x14, 0x94, 0x54, 0xD4, 0x34, 0xB4, 0x74, 0xF4, 0x0C, 0x8C, 0x4C, 0xCC, 0x2C, 0xAC, 0x6C, 0xEC, 0x1C, 0x9C, 0x5C, 0xDC, 0x3C, 0xBC, 0x7C, 0xFC
,   0x02, 0x82, 0x42, 0xC2, 0x22, 0xA2, 0x62, 0xE2, 0x12, 0x92, 0x52, 0xD2, 0x32, 0xB2, 0x72, 0xF2, 0x0A, 0x8A, 0x4A, 0xCA, 0x2A, 0xAA, 0x6A, 0xEA, 0x1A, 0x9A, 0x5A, 0xDA, 0x3A, 0xBA, 0x7A, 0xFA
,   0x06, 0x86, 0x46, 0xC6, 0x26, 0xA6, 0x66, 0xE6, 0x16, 0x96, 0x56, 0xD6, 0x36, 0xB6, 0x76, 0xF6, 0x0E, 0x8E, 0x4E, 0xCE, 0x2E, 0xAE, 0x6E, 0xEE, 0x1E, 0x9E, 0x5E, 0xDE, 0x3E, 0xBE, 0x7E, 0xFE
,   0x01, 0x81, 0x41, 0xC1, 0x21, 0xA1, 0x61, 0xE1, 0x11, 0x91, 0x51, 0xD1, 0x31, 0xB1, 0x71, 0xF1, 0x09, 0x89, 0x49, 0xC9, 0x29, 0xA9, 0x69, 0xE9, 0x19, 0x99, 0x59, 0xD9, 0x39, 0xB9, 0x79, 0xF9
,   0x05, 0x85, 0x45, 0xC5, 0x25, 0xA5, 0x65, 0xE5, 0x15, 0x95, 0x55, 0xD5, 0x35, 0xB5, 0x75, 0xF5, 0x0D, 0x8D, 0x4D, 0xCD, 0x2D, 0xAD, 0x6D, 0xED, 0x1D, 0x9D, 0x5D, 0xDD, 0x3D, 0xBD, 0x7D, 0xFD
,   0x03, 0x83, 0x43, 0xC3, 0x23, 0xA3, 0x63, 0xE3, 0x13, 0x93, 0x53, 0xD3, 0x33, 0xB3, 0x73, 0xF3, 0x0B, 0x8B, 0x4B, 0xCB, 0x2B, 0xAB, 0x6B, 0xEB, 0x1B, 0x9B, 0x5B, 0xDB, 0x3B, 0xBB, 0x7B, 0xFB
,   0x07, 0x87, 0x47, 0xC7, 0x27, 0xA7, 0x67, 0xE7, 0x17, 0x97, 0x57, 0xD7, 0x37, 0xB7, 0x77, 0xF7, 0x0F, 0x8F, 0x4F, 0xCF, 0x2F, 0xAF, 0x6F, 0xEF, 0x1F, 0x9F, 0x5F, 0xDF, 0x3F, 0xBF, 0x7F, 0xFF
};

现在您可以通过引用 Reverse [myByte] 来简单地反转字节中的位。

注意: 如果您好奇这个“神奇表格”来自哪里, 这里是我用来生成它的代码


我不擅长C或C ++,这些技术对我来说很困难,可能是因为我整天工作,头脑空荡荡的。明天再检查一下,无论如何感谢您的帮助;) - K V
@GrandaS 您好。请看一下编辑后的内容 - 您可以将表格复制/粘贴到您的代码中,并使用它来查找每个字节的逆(这是从C++ Q&A转换成的C#版本答案)。 - Sergey Kalinichenko
哦,我明白了!非常感谢你,你节省了我几个小时毫无意义的生命!如果可以的话,我会亲吻你的 :) - K V

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你的比特顺序与你期望的相反。如果你看每个八位,它们是你期望的相反顺序。

如果真的需要,你可以反转每八位。


谢谢!我自己没看出来。也许你可以帮我写一个简短的代码(函数),手动实现反转吗? - K V
你需要对这些位做什么?也许我可以给出更具体的描述。 - Steve Lillis
这是哈夫曼算法,我有一个byte[]数组,我将其编码为bitarray,现在我必须对其进行解码。因此,顺序必须与之前相同。 - K V
我现在也在考虑同样的想法,但是我太累了,无法自己实现它,但我明天会尝试一下。如果有一个带有代码示例的答案就太好了,因为有一天其他人可能也会遇到同样的问题。 :) - K V
我通过使用查找表得到了答案,因此不必编写代码,除非你有时间并想向我和其他人展示良好的实践。提前致谢 :) - K V
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其实有一个简单的技巧,无论是小端还是大端(在维基百科上有解释),都可以使用“OR”、“AND”、“XOR”和“SHIFT”的力量。

 // initialized to 0
uint[] mask = new uint[(numberVals.Length + 31) / 32];

for (int i=0; i<numberVals.Length; ++i) 
    if (numberVals[i]) 
        mask[i/32] |= 1<<(i%32); // set bit with 'shift' and 'or'

测试值id

return mask[id/32] & (1<<(id%32))!=0;

如果你想要反过来的位,我相信你可以做一些数学运算。

至于性能:不用担心,如果32是一个常量,那么模数就不会是一个模数;它将被您的JIT'ter优化。如果您的JIT'ter心情好,它还会做一些其他花哨的事情。

何时需要字节序

基本上,当您在处理协议中的“网络字节顺序”或二进制文件格式时,您需要字节序。还有一些其他情况,但这些是我认为最常见的。

位运算

交换位可以非常有趣。 :-)

在所有这些情况下,假设您需要一个像byte swaparound(byte i)这样的方法。

最简单的方法是使用移位。

return ((i & 0x80)>>7) | ((i & 0x40)>>5) | ((i & 0x20)>>3) | // ... boring

这真是太有趣了...现在让我们把它变得更酷,好吗?

查找表通常对这种东西很有帮助。在这种情况下,一个256字节的查找表就可以解决问题:

// initialize in static ctor
byte[] lookup = new byte[256];
for (int i=0; i<256; ++i) { lookup[i] = trivial_swaparound((byte)i); }

// use in swaparound
return lookup[b];

另一个技巧是使用64位整数临时变量来实现你的魔法。最简单的方法是将你的位展开到字节中,然后将其移回到字节的世界中:
return ((b * 0x80200802ULL) & 0x0884422110ULL) * 0x0101010101ULL >> 32;

有一些替代方案,我相信它们可以在Bit Twiddling Hacks页面上找到。


我喜欢你的回答,但对我来说太难理解了,我从未使用过字节、位、移位和其他东西。我很高兴(在这里的人们的帮助下)能够理解每个位数组中的每个字节都是反转的,现在我只需要一种方法来反转位数组中每8位。谢谢你尝试帮助我 :) - K V

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