位集合与整数/长整数的互相转换

Question

如果我有一个整数需要进行位操作，如何将它加载到 java.util.BitSet 中？如何将其转换回 int 或 long 类型？我不太关心 BitSet 的大小 - 它始终为32或64位长。我只想使用 set()、clear()、nextSetBit() 和 nextClearBit() 方法，而不是位运算符，但我找不到一个简单的方法来用数字类型初始化一个 bit set。

- ataylor

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就我个人而言，我认为原始位操作是这里的最佳选择。它并不是很复杂，正如你所说，我也没有看到将int或long转换为BitSet的简单方法。 - Michael Myers

Answer 1

下面的代码将一个 long 值创建为位集，反之亦然：

public class Bits {

  public static BitSet convert(long value) {
    BitSet bits = new BitSet();
    int index = 0;
    while (value != 0L) {
      if (value % 2L != 0) {
        bits.set(index);
      }
      ++index;
      value = value >>> 1;
    }
    return bits;
  }

  public static long convert(BitSet bits) {
    long value = 0L;
    for (int i = 0; i < bits.length(); ++i) {
      value += bits.get(i) ? (1L << i) : 0L;
    }
    return value;
  }
}

编辑：现在是双向的，@leftbrain：当然，你是对的。

- Arne Burmeister

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FYI，这是按小端序创建位集。 - B T

对于 BitSet -> long，你应该真正使用 BitSet.nextSetBit()。 - charlie

Answer 2

添加到finnw答案中：还有BitSet.valueOf(long[])和BitSet.toLongArray()。因此：

int n = 12345;
BitSet bs = BitSet.valueOf(new long[]{n});
long l = bs.toLongArray()[0];

- Grigory Kislin

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如果位集中没有“1”，bs.toLongArray（）[0]将抛出ArrayIndexOutOfBoundsException异常！ - Qianyue

Answer 3

Java 7 提供了 BitSet.valueOf(byte[]) 和 BitSet.toByteArray() 方法。

如果你使用的是 Java 6 或者更早的版本，可以考虑使用 BigInteger. 如果性能不是主要瓶颈的话，BigInteger 有 getLowestSetBit、setBit 和 clearBit 方法（后两个方法将创建一个新的 BigInteger 而非直接修改原始对象）。

- finnw

Answer 4

为了以“流式”的方式从一个“小”BitSet中获取一个long，请参考以下内容：

long l = bitSet.stream()
        .takeWhile(i -> i < Long.SIZE)
        .mapToLong(i -> 1L << i)
        .reduce(0, (a, b) -> a | b);

反之亦然：

BitSet bitSet = IntStream.range(0, Long.SIZE - 1)
        .filter(i -> 0 != (l & 1L << i))
        .collect(BitSet::new, BitSet::set, BitSet::or);

注意：当然使用BitSet::valueOf和BitSet::toLongArray更容易。

- charlie

Answer 5

基本上直接从nextSetBit的文档中获取。

value=0;
for (int i = bs.nextSetBit(0); i >= 0; i = bs.nextSetBit(i+1)) {
 value += (1 << i)
 }

- user3799584

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如果BitSet大于32或64位，则此方法将失败，在这种情况下，您需要在输出时处理int[]或long[]。但是OP明确表示不关心，所以没问题。只有一些小错误：在使用long时，应该使用1L << i来防止溢出，并且像value |= 1L << i这样的OR操作就足够了。 - charlie

Answer 6

对于Kotlin，可以使用这些扩展。

BitSet到Int的扩展：

fun BitSet.toInt() =
    toLongArray()
        .getOrNull(0)
        ?.toInt()
        ?: 0

Int to BitSet扩展：

fun Int.toBitSet(size: Int): BitSet {
    val byteArray = byteArrayOf(toByte())

    return BitSet.valueOf(
        if (byteArray.size == size) byteArray
        else byteArray.copyOf(size))
}

使用示例：

val intValue = 1

val bitSetValue = intValue.toBitSet(size = 2)
println("bitSetValue: $bitSetValue")

val firstValue = bitSetValue.get(0)
println("firstValue: $firstValue")

val secondValue = bitSetValue.get(1)
println("secondValue: $secondValue")

bitSetValue.set(0, true)
bitSetValue.set(1, false)
println("bitSetValue: $bitSetValue")

val newIntValue = bitSetValue.toInt()
println("newIntValue: $newIntValue")

- Eugene Babich

Answer 7

你不是在寻找 public void set(int bit) 方法吗？

- kukudas

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这将设置您提供的索引处的单个比特位。我想设置整数中设置的每个位。 - ataylor