【干货】位图的实现与布隆过滤器
位图是用一个btye位来表示一个数据是否存在,再通过哈希函数确定一个数据所在的位置,这样处理会使当仅需要判断一个数据在不在的时候大大的提高效率,缩小内存的使用,如一个数据为int型,而一个int型的数据构成的位图能表示32个数据的存在状态。代码实现如下:
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Bitmap.h:
#includeclass BitMap { public: BitMap(size_t size) :_size(0) { Size(size); } void Set(size_t key) { size_t index = key / 32; size_t offset = key % 32; _map[index]=_map[index] | (1 << offset); ++_size; } void Reset(size_t key) { size_t index = key / 32; size_t offset = key % 32; if ((_map[index] >> offset) & 1) { _map[index] = _map[index] & (~(1 << offset)); ++_size; } } void Size(size_t size) { _map.resize(size); } bool Touch(size_t key) { size_t index = key / 32; size_t offset = key % 32; if ((_map[index] >> offset) & 1) return true; return false; } protected: size_t _size; vector _map; };
布隆过滤器:布隆过滤器(Bloom Filter)是1970年由布隆提出的。它实际上是一个很长的二进制向量和一系列随机映射函数。布隆过滤器可以用于检索一个元素是否在一个集合中。它的优点是空间效率和查询时间都远远超过一般的算法,缺点是有一定的误识别率和删除困难。(百度百科)
这里所说的映射函数我们一般定义几个,这样就可以加大避免冲突的几率,这里我写了个key为string 类的布隆过滤器,仅供参考:
BloomFilter.h:
#include"BitMap.h" size_t BKDRHash(const char *str)//这里定义了5个映射算法,仅供参考 { register size_t hash = 0; while (size_t ch = (size_t)*str++) { hash = hash * 131 + ch; } return hash; } size_t SDBMHash(const char *str) { register size_t hash = 0; while (size_t ch = (size_t)*str++) { hash = 65599 * hash + ch; //hash = (size_t)ch + (hash << 6) + (hash << 16) - hash; } return hash; } size_t RSHash(const char *str) { register size_t hash = 0; size_t magic = 63689; while (size_t ch = (size_t)*str++) { hash = hash * magic + ch; magic *= 378551; } return hash; } size_t APHash(const char *str) { register size_t hash = 0; size_t ch; for (long i = 0; ch = (size_t)*str++; i++) { if ((i & 1) == 0) { hash ^= ((hash << 7) ^ ch ^ (hash >> 3)); } else { hash ^= (~((hash << 11) ^ ch ^ (hash >> 5))); } } return hash; } size_t JSHash(const char *str) { if (!*str) // 以保证空字符串返回哈希值0 return 0; register size_t hash = 1315423911; while (size_t ch = (size_t)*str++) { hash ^= ((hash << 5) + ch + (hash >> 2)); } return hash; } class BloomFilter { public: BloomFilter(size_t size) :_capacity(size) , map(size) {} void Set(const string &key) { size_t index1 = BKDRHash(key.c_str())%_capacity; size_t index2 = SDBMHash(key.c_str()) % _capacity; size_t index3 = RSHash(key.c_str()) % _capacity; size_t index4 = APHash(key.c_str()) % _capacity; size_t index5 = JSHash(key.c_str()) % _capacity; map.Set(index1); map.Set(index2); map.Set(index3); map.Set(index4); map.Set(index5); } bool Touch(const string &key) { if (!map.Touch(BKDRHash(key.c_str()) % _capacity)) return false; if (!map.Touch(SDBMHash(key.c_str()) % _capacity)) return false; if (!map.Touch(RSHash(key.c_str()) % _capacity)) return false; if (!map.Touch(APHash(key.c_str()) % _capacity)) return false; if (!map.Touch(JSHash(key.c_str()) % _capacity)) return false; return true; } protected: size_t _capacity; BitMap map; };
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