При работе с проблемами Project Euler мне часто нужны большие ( > 10 ** 7) битовые массивы.
Мой обычный подход является одним из:
bool* sieve = new bool[N];
bool sieve[N];
Когда N = 1,000,000, моя программа использует 1 мегабайт (8 * 1 000 000 бит).
Существует ли более эффективный способ использования массивов бит хранилища, чем bool в С++?
Используйте std::bitset (если N - константа), в противном случае используйте std::vector<bool>, как упомянули другие (но не забывайте прочтение эта отличная статья от Herb Sutter)
Битовый набор - это специальный класс контейнера, который предназначен для хранения бит (элементы с двумя возможными значениями: 0 или 1, true или false,...).
Класс очень похож на обычный массив , но оптимизирует для размещения пространства: каждый элемент занимает только один бит (что в восемь раз меньше наименьшего элементального типа в С++: char).
ИЗМЕНИТЬ
Herb Sutter (в этой статье) упоминает, что
Причина std::vector <bool> является несоответствующим, так это то, что он тянет трюки под обложками в попытке оптимизировать пространство: вместо хранения полного char или int для каждого bool [1] (занимая по крайней мере 8 раз пространство на платформах с 8 -битные символы), он упаковывает bools и сохраняет их как отдельные биты (внутри, скажем, символы) во внутреннем представлении.
std::vector <bool> создает определенную оптимизацию для всех пользователей, закрепляя ее в стандарте. Это не очень хорошая идея; разные пользователи имеют разные требования, и теперь все пользователи вектора должны платить штраф за производительность, даже если они не хотят или нуждаются в экономии пространства.
РЕДАКТИРОВАТЬ 2:
И если вы использовали Boost, вы можете использовать boost::dynamic_bitset (если N известно во время выполнения)
Для лучшего или худшего, std::vector<bool> будет использовать биты вместо bool's, чтобы сэкономить место. Поэтому просто используйте std::vector, как вы должны были быть в первую очередь.
Если N - константа, вы можете использовать std::bitset.
Вы можете посмотреть std::bitset и std::vector<bool>. Последнее часто рекомендуется против, потому что, несмотря на vector в названии, он действительно не действует как вектор любого другого типа объекта и на самом деле не отвечает требованиям для контейнера в целом. Тем не менее, это может быть очень полезно.
OTOH, ничто не собирается (по крайней мере надежно) хранить 1 миллион значений bool менее чем за 1 миллион бит. Это просто невозможно сделать с какой-либо определенностью. Если ваши битовые наборы содержат степень избыточности, существуют различные схемы сжатия, которые могут быть эффективными (например, LZ *, Хаффман, арифметика), но без какого-либо знания содержимого невозможно сказать, что они были бы наверняка. Тем не менее, каждый из них, как правило, сохраняет каждый бит/бит только в одном бите памяти (плюс немного накладных расходов на бухгалтерию), но обычно это константа и порядка байтов до десятков байтов не более).
Тип "bool" не сохраняется с использованием только 1 бит. Из вашего комментария о размере, похоже, для каждого bool используется 1 полный байт.
A C подобным образом:
uint8_t sieve[N/8]; //array of N/8 bytes
а затем логические ИЛИ байты вместе, чтобы получить все ваши биты:
sieve[0] = 0x01 | 0x02; //this would turn on the first two bits
В этом примере 0x01 и 0x02 представляют собой шестнадцатеричные числа, представляющие байты.
Да, вы можете использовать bitset.
Вам может быть интересно попробовать библиотеку BITSCAN в качестве альтернативы. Недавно было предложено расширение для разреженности, которое я не уверен в вашем случае, но может быть.
Попробуйте std:: bitset
Вы можете использовать массив байтов и индекс. Индекс n будет в байтовом индексе n/8, бит # n%8. (В случае, если std:: bitset недоступен по какой-либо причине).
Если N известно во время компиляции, используйте std:: bitset, в противном случае используйте подталкивание:: dynamic_bitset.
Тип "bool" не сохраняется с использованием только 1 бит. Из вашего комментария о размере, кажется, для каждого bool используется 1 полный байт.
A C подобным образом:
uint8_t sieve[N/8]; //array of N/8 bytes
Элемент массива:
result = sieve[index / 8] || (1 << (index % 8));
или
result = sieve[index >> 3] || (1 << (index & 7));
установить 1 в массив:
sieve[index >> 3] |= 1 << (index & 7);