使用 String 实现 C++ Bitset

让我们在 C++ 中实现 bitset，以便可以在规定的时间复杂度内执行以下操作：

init(int size)：初始化一个大小为 0 位的位集。
void fix(int pos)：将位置pos的位更改为 1。如果它已经是 1，则不更改。
void unfix(int pos)：将位置pos处的位更改为 0。如果它已经为 0，则不更改。
void flip()：将所有 1 更改为 0，将所有 0 更改为 1。
bool check() ：如果 bitset 的所有值都是 1 ，则返回 true ，否则返回 false 。
bool checkOne() ：如果至少一位为 1 ，则返回 true。否则返回假。
int countOne() ：返回值为 1 的位数。
字符串 Value()：以字符串形式返回 bitset 的当前值。

init(size) 必须具有 O(size) 复杂度（大约）。其余操作必须具有恒定的复杂性。

O(size/d) 其中 d 可以是 32 或 64（取决于位）。

实现：通过维护一个给定大小的字符串并通过同时在其中保持 0 和 1 的计数对其执行所有操作，可以轻松完成所需的实现。但是用这种方法不可能在恒定时间内进行翻转操作。

因此，我们将保留两个字符串，而不是 1。一个是原始字符串，另一个是原始字符串的相反字符串（即在 0 的位置，我们将保留 1，反之亦然）。在翻转操作中，我们可以简单地交换 2 个字符串。

以下是上述方法的实现：

C++

// C++ code for the above approach
#include 
using namespace std;
  
// initializing variables to store
// the number of 0s , 1s and size of
// out bitset
int zero = 0, one = 0, sz = 0;
  
// string "s" is the string to store
// our bitset, string "t" is the
// helper string to make flip()
// function complexity O(1)
string s, t;
  
// function to initialize the bitset
// of size "size"
void init(int size)
{
    string ss(size, '0');
    string tt(size, '1');
    t = tt;
    s = ss;
  
    // initially number of zeroes in
    // string s is equal to size
    zero = size;
    sz = size;
}
  
// function to make bit at position
//"pos" equal to 1
void fix(int pos)
{
    // setting bit at position "pos"
    // equal to 1 in string s and equal
    // to 0 in string t and simultaneously
    // updating
    // number of 0s and 1s in string s
    if (s[pos] == '0') {
        one++;
        zero--;
    }
    t[pos] = '0';
    s[pos] = '1';
}
  
// function to make bit at position "pos"
// equal to 0
void unfix(int pos)
{
    // setting bit at position "pos" equal
    // to 0 in string s and equal to 1 in
    // string t and simultaneously
    // updating
    // number of 0s and 1s in string s
    if (s[pos] == '1') {
        zero++;
        one--;
    }
    t[pos] = '1';
    s[pos] = '0';
}
  
// function to flip the bits of bitset
void flip()
{
    // for flip operation , we will simply
    // swap the strings s and t as they are
    // just opposite of each other. Also,
    // we will swap number of 0s and 1s in
    // string s obviously
    swap(s, t);
    swap(one, zero);
}
  
// function to check if all the elements of
// bitset are '1'
bool check()
{
    // If number of 1s in string s is equal
    // to the size of s, that means all the
    // characters of s are 1.
    return (one == sz);
}
  
// function for checking if there is atleast
// one '1' in bitset
bool checkOne() { return (one > 0); }
  
// function for returning the number of 1s
// in bitset
int countOne() { return one; }
  
// function for returning value of string s
// or the bitset
string Value() { return s; }
  
int main()
{
    init(5); // 00000
    fix(1); // 01000
    fix(2); // 01100
    unfix(1); // 00100
    flip(); // 11011
    int number_of_ones = countOne(); // 4
    string bitset = Value(); // 11011
    cout << "number of ones in our bitset are: "
         << number_of_ones << endl;
    cout << "Value of our bitset is: " << bitset << endl;
}

输出

number of ones in our bitset are: 4
Value of our bitset is: 11011