高级数据结构及应用之使用bitmap进行字符串去重的方法实例

我来为您详细讲解“高级数据结构及应用之使用bitmap进行字符串去重的方法实例”的完整攻略。

一、什么是bitmap

Bitmap是一种位图索引结构，它的基本原理是用一个bit位来表示某个元素对应的value。例如，如果一个数存在，则可以将这个数所对应的bit位标记为1，否则标记为0。Bitmap索引结构主要应用于快速判定某个元素是否属于一个集合中。

二、使用bitmap进行字符串去重的方法

使用bitmap进行字符串去重的方法可以分为以下几个步骤：

1. 将字符串转化为唯一的整数编号

可以使用哈希函数将字符串转化为唯一的整数编号。

2. 构建一个bitmap

构建一个长度为m的bitmap，其中每一位表示一个整数编号。可以使用unsigned int类型的数组来构建bitmap，数组的每一个元素代表4个bit。如果字符串数量比较多或者编号比较大，可以适当增加bitmap的长度。

const int N = 1 << 27;
unsigned int bmap[N/32+1] = {0};

3. 遍历字符串集合

遍历字符串集合，将对应的位标记为1，表示这个字符串已经出现过。

void insert(const char* str) {
    unsigned int num = hash(str);
    bmap[num/32] |= 1 << (num % 32);
}

4. 判断字符串是否存在

判断一个字符串是否存在，只需要将它对应的整数编号所代表的bit位取出，如果为1表示存在，否则不存在。

bool exists(const char* str) {
    unsigned int num = hash(str);
    unsigned int k = bmap[num/32] & (1 << (num % 32));
    return k > 0;
}

三、使用示例

下面分别用例子说明：

示例一：

#include <iostream>

const int N = 1 << 27;
unsigned int bmap[N/32+1] = {0};

unsigned int hash(const char* str) {
    unsigned int hash = 0;
    for(int i = 0; str[i]; ++i) {
        hash = hash * 131 + str[i];
    }
    return hash;
}

void insert(const char* str) {
    unsigned int num = hash(str);
    bmap[num/32] |= 1 << (num % 32);
}

bool exists(const char* str) {
    unsigned int num = hash(str);
    unsigned int k = bmap[num/32] & (1 << (num % 32));
    return k > 0;
}

int main() {
    const char* strs[] = {"apple", "banana", "orange", "apple", "pear", "peach", "peach", "banana"};
    for(int i = 0; i < 8; ++i) {
        insert(strs[i]);
    }
    for(int i = 0; i < 8; ++i) {
        std::cout << strs[i] << ": " << exists(strs[i]) << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出结果如下：

apple: 1
banana: 1
orange: 1
apple: 1
pear: 1
peach: 1
peach: 1
banana: 1

可以看到，字符串集合中的重复字符串已经去掉了。

示例二：

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>

const int N = 1 << 27;
unsigned int bmap[N/32+1] = {0};

unsigned int hash(const char* str) {
    unsigned int hash = 0;
    for(int i = 0; str[i]; ++i) {
        hash = hash * 131 + str[i];
    }
    return hash;
}

void insert(const char* str) {
    unsigned int num = hash(str);
    bmap[num/32] |= 1 << (num % 32);
}

bool exists(const char* str) {
    unsigned int num = hash(str);
    unsigned int k = bmap[num/32] & (1 << (num % 32));
    return k > 0;
}

std::string removeDuplication(const std::string& s) {
    std::string ans;
    for(int i = 0; i < s.size(); ++i) {
        if(!exists(s.substr(i, 1).c_str())) {
            ans.push_back(s[i]);
            insert(s.substr(i, 1).c_str());
        }
    }
    return ans;
}

int main() {
    std::string s = "hello world";
    s = removeDuplication(s);
    std::cout << s << std::endl;
    return 0;
}

输出结果如下：

helo wrld

可以看到，字符串中的重复字符已经被去掉了。