C ++中的位數組

Question

在使用Project Euler問題時，我經常需要大型（> 10 ** 7）位數組。

我的正常方法是：

bool* sieve = new bool[N];

bool sieve[N];

當N = 1,000,000時，我的程序使用1兆字節（8 * 1,000,000位）。

在c ++中使用存儲位數組是否比bool更有效？

Answer 1

使用std::bitset （如果N是常量），否則使用std::vector<bool>就像其他人提到的那樣（但不要忘記閱讀Herb Sutter的這篇優秀文章 ）

bitset是一個特殊的容器類，用於存儲位（只有兩個可能值的元素：0或1，true或false，......）。

該類與常規數組非常相似， 但優化空間分配 ：每個元素只占一位（比C ++中最小的元素類型小八倍：char）。

編輯 ：

Herb Sutter（在那篇文章中）提到了這一點

std :: vector <bool>不合格的原因是它為了優化空間而在底層提取技巧：而不是為每個bool [1]存儲一個完整的char或int（占用至少8倍的空間） ，在具有8位字符的平台上）， 它打包bool並將它們作為單獨的位 （內部，比如，字符）存儲在其內部表示中。

std :: vector <bool>通過將其包含在標准中來強制對所有用戶進行特定優化。 這不是一個好主意; 不同的用戶有不同的要求，現在所有向量用戶都必須支付性能損失，即使他們不想要或不需要節省空間。

編輯2 ：

如果你使用過Boost，你可以使用boost::dynamic_bitset （如果N在運行時已知）

Answer 2

無論好壞， std::vector<bool>將使用位而不是bool，以節省空間。 所以只需使用std::vector就像你應該在第一時間一樣。

如果N是常量 ，則可以使用std::bitset 。

Answer 3

你可以查找std::bitset和std::vector<bool> 。 后者通常被推薦反對，因為盡管名稱中的vector ，它實際上並不像任何其他類型的對象的矢量，並且實際上不滿足一般容器的要求。 盡管如此，它可能非常有用。

OTOH，沒有任何東西（至少可靠地）以不到100萬比特存儲100萬個bool值。 它根本無法確定。 如果你的位集包含一定程度的冗余，那么有各種壓縮方案可能是有效的（例如，LZ *，霍夫曼，算術），但是如果不了解內容，就不可能說它們是肯定的。 但是，這些中的任何一個通常都會將每個bool / bit存儲在一個存儲位中（加上一點點用於簿記的開銷 - 但這通常是一個常量，並且最多為字節到幾十個字節）。

Answer 4

僅使用1位不存儲'bool'類型。 根據你對大小的評論，似乎每個bool使用1個整個字節。

AC喜歡這樣做的方式是：

uint8_t sieve[N/8]; //array of N/8 bytes

然后邏輯OR字節一起得到你所有的位：

sieve[0] = 0x01 | 0x02; //this would turn on the first two bits

在該示例中，0x01和0x02是表示字節的十六進制數字。

Answer 5

是的，你可以使用bitset 。

Answer 6

您可能有興趣嘗試BITSCAN庫作為替代方案。 最近有一個擴展已被提議用於稀疏性，我不確定是你的情況，但可能是。

Answer 7

試試std :: bitset

Answer 8

您可以使用字節數組和索引。 索引n將在字節索引n/8 ，位＃ n%8 。 （如果由於某種原因std :: bitset不可用）。

Answer 9

如果在編譯時已知N，則使用std :: bitset ，否則使用boost :: dynamic_bitset 。

Answer 10

僅使用1位不存儲'bool'類型。 根據你對大小的評論，似乎每個bool使用1個整個字節。

AC喜歡這樣做的方式是：

uint8_t sieve[N/8]; //array of N/8 bytes

數組的元素是：

result = sieve[index / 8] || (1 << (index % 8)); 

要么

result = sieve[index >> 3] || (1 << (index & 7));

在數組中設置1：

sieve[index >> 3] |= 1 << (index & 7);