Понимание этой реализации набора битов (C ++)

Question

Я только что получил этот фрейм для решения судоку, но я не понимаю синтаксис, который они использовали, и как я должен действовать. Они называют это набором битов, но после его поиска я не нашел ничего похожего.

   // This file contains a simple implementation of sets of
   // digits between 1 and 9, called fields.
 #ifndef __SUDOKU_FIELD_H__
#define __SUDOKU_FIELD_H__
#include <iostream>
#include <cassert>
#include "digit.h"

class Field {
private:
  // Use integers for a bitset
  unsigned int _digits;
  // Number of digits in bitset
  unsigned int _size;
public:
  // Initialize with all digits between 1 and 9 included
  Field(void) 
    : _digits((1 << 1) | (1 << 2) | (1 << 3) |
          (1 << 4) | (1 << 5) | (1 << 6) |
          (1 << 7) | (1 << 8) | (1 << 9)), _size(9) {}

  // Return size of digit set (number of digits in set)
  unsigned int size(void) const {
    // FILL IN
  }

  // Test whether digit set is empty
  bool empty(void) const {
    // FILL IN
  }

  // Test whether set is assigned (that is, single digit left)
  bool assigned(void) const {
    // FILL IN
  }

  // Test whether digit d is included in set
  bool in(digit d) const {
    assert((d >= 1) && (d <= 9));
    // FILL IN
  }

  // Return digit to which the set is assigned

  digit value(void) const {
    assert(assigned());
    // FILL IN
  }



  // Print digits still included
  void print(std::ostream& os) const;

  // Remove digit d from set (d must be still included)
  void prune(digit d) {
    assert(in(d));
        // FILL IN
}

  // Assign field to digit d (d must be still included)
  void assign(digit d) {
    assert(in(d));
    // FILL IN
  }
};



// Print field
inline std::ostream&
operator<<(std::ostream& os, const Field& f) {
  f.print(os); return os;
}

#endif

Очевидно, что // FILL IN предназначены для меня, и смысл набора битов равен 9 битам, где все они изначально установлены в 1. Вопрос в том, как я манипулирую ими или использую их.

Да, кстати, это цифра:

#ifndef __SUDOKU_DIGIT_H__
#define __SUDOKU_DIGIT_H__
typedef unsigned char digit;
#endif

Answer 1

«Битовое поле» - это просто интерпретация целого числа в памяти, как если бы это был список битов. Вы будете устанавливать, тестировать и сбрасывать биты в этом целом числе по отдельности, а комментарии в коде точно скажут, что делать в каждой функции.

Вы можете использовать '&' и '|' для побитового И и ИЛИ, и «<<» и «>>» для сдвига всех битов влево и вправо. Эта статья может быть очень полезна для вас: http://en.wikipedia.org/wiki/Bitwise_operation

Answer 2

Эта инициализация устанавливает биты 1 - 9 из _digits в 1. Выражение (1 << n) означает 1 сдвинутый n битов влево. Выражение a | b означает побитовое или a и b.

Итак, подробно, все выражения (1 << n) приводят к битовому шаблону со всеми нулями и 1 в n -ой позиции для 0 or вместе, чтобы получить битовые последовательности битов с 1 по 9, установленные в 1:

(1 << 1)   0010 |
(1 << 2)   0100 |
(1 << 3)   1000
======================
           1110

(неиспользованные биты не показаны)

Answer 3

4 бита:

0000

1 в двоичном виде:

0001

Сдвиг используется для выбора одного бита:

0001 << 0 = 0001 // first bit

0001 << 1 = 0010 // second bit

0001 << 2 = 0100 // third bit

Или используется для установки отдельных битов:

0000 | 0100 = 0100

И используется для получения битов:

0111 & 0001 = 0001

Вот как работают наборы битов.

Пример:

unsigned int x = 0;
x |= 1 << 4; // set 5th bit
x |= 1 << 3; // set 4th bit
x |= 0x3; // set first 2 bits - 0x3 = 0011
unsigned int b = true;
x |= b << 7; // set 8th bit to value of b
if (x & (1 << 2)) { // check if 3rd bit is true
  // ...
} 
b = (x >> 3) & 1; // set b to value of 4th bit

Вот способ подсчета количества бит вместе с другими полезными алгоритмами :

unsigned int v; // count the number of bits set in v
unsigned int c; // c accumulates the total bits set in v
for (c = 0; v; c++)
{
  v &= v - 1; // clear the least significant bit set
}