go 語言位操作庫 bitset

bitset庫實現了bitsets資料結構，這是一種正整數和布林值對映關係的結構，它比map[uint]bool更高效

什麼是 bitsets

bitsets 基本思想是用一個 bit 位來標記某個元素對應的 Value，每一位表示一個數，1 表示存在，0 表示不存在 比如我要表示 1, 3, 7 這 3 個數

1. 構造一個空白 bitsets：00000000
2. 每位代表的值如下：76543210
3. 想要表示的值標記 1：10001010

有什麼好處？

最大的好處是節省儲存空間，假設有 20 億個正整數中找出 m 是否在其中 如果每個數字用 int 儲存，佔 8byte，2000000000 * 8 = 14G 如果用 bit 儲存每個數字，佔 1bit，2000000000 / 8 = 0.233G 由此可見 bitsets 節省了極大的儲存空間

Usage

1. 安裝

go get github.com/bits-and-blooms/bitset

1. 基本操作

// 構造一個64bit長度的bitset
b := bitset.New(64)
// 放入一個數
b.Set(10)
fmt.Println(b.DumpAsBits()) // 000000000000000000000000000000000000000000000000010000000000
// 刪除一個值
b.Clear(10)
fmt.Println(b.DumpAsBits()) // 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
// 長度
b.Set(1).Set(3)
fmt.Println(b.Len()) // 64
// 測試
fmt.Println(b.Test(3)) // true
fmt.Println(b.Test(4)) // false

1. 指定位置操作

b := &bitset.BitSet{}
b.Set(3)
// 在指定位置插入0
b.InsertAt(3)
fmt.Println(b.DumpAsBits()) // 000000000000000000000000000000000000000000000000000000010000
// 在指定位置修改
b.SetTo(4, false)
fmt.Println(b.DumpAsBits()) // 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
// 指定位置刪除
b.Set(3).DeleteAt(3) // 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

1. 兩個 bitsets 互動

a := &bitset.BitSet{}
a.Set(1).Set(3).Set(5)
b := &bitset.BitSet{}
b.Set(3).Set(5).Set(7)
// 交集
fmt.Println(a.Intersection(b)) // {3,5}
// 並集
fmt.Println(a.Union(b)) // {1,3,5,7}
// 差集
fmt.Println(a.Difference(b)) // {1}
// 全等
fmt.Println(a.Equal(b)) // false

1. 遍歷

b := bitset.New(64)
b.Set(1).Set(3).Set(5).Set(7)
for i, e := b.NextSet(0); e; i, e = b.NextSet(i + 1) {
    fmt.Println("The following bit is set:", i)
}
// The following bit is set: 1
// The following bit is set: 3
// The following bit is set: 5
// The following bit is set: 7

一個例子

假設現在資料庫裡有一個欄位儲存使用者狀態，設計是這樣的：0 00 00

第 1、2 位表示會員等級 00 表示普通會員，01 表示 vip1，10 表示 vip2，11 表示 svip

第 3、4 位表示頭像狀態 00 表示未上傳，01 表示 01 稽核中，10 稽核失敗，11 稽核通過

第 5 位表示賬號狀狀態 0 表示正常，1 表示封禁

b := bitset.New(5)
// 設定vip1，第1位0，第2位1
b.SetTo(1, false).SetTo(2, true)

// 設定頭像稽核失敗，第3位1，第4位0
b.SetTo(3, true).SetTo(4, false)

// 狀態初始化
b.ClearAll()

// 檢視賬號狀態，第5位，true代表1 false代表0
b.Test(5) 

// 是不是svip，第1、2位是11
b.Test(1) && b.Test(2)

總結

bitset/bitmap 在日常開發中會經常用到，在特定場景下有很好的效果。這個庫可以簡化操作 bitset/bitmap 的難度，而且這個庫的原始碼也很好的演示了 go 的位操作

官方文件：https://github.com/bits-and-blooms/bitset