STL容器之 bitset

STL = Standard Template Library，标准模板库，已成为标准C++语言的一部分，有必要好好学习一下。

STL包括容器和算法两部分。先系统的学习一下容器，然后在学习算法！

1、STL容器

容器是用来保存其它对象的对象。被保存的对象称为容器的元素。容器一般实现为模板类。

容器为元素分配存储空间，并提供元素访问方法。

stack，queue 和 priority_queue被实现为“容器适配器”。容器适配器并不是一个独立的容器，只是提供特定接口，而其内部使用其它容器来实现。

STL提供了以下容器模板类

1.1、顺序容器

vector：向量

deque：双向队列

list：链表

1.2、容器适配器

stack：栈，先进后出（LIFO）

queue：队列，先进先出（FIFO）

priority_queue：优先级队列

1.3、联合容器

set：集合

multiset：多键集合

map：映射

multimap：多键映射

bitset：位集

2、bitset

前面总体介绍了一些关于STL容器的知识，下面将对bitset进行详细介绍。

2.1、头文件、名字空间和bitset声明

#include <bitset>

using std::bitset;

bitset声明：

template < size_t N > class bitset;

2.2、构造函数

bitset ( );

bitset ( unsigned long val );

template<class charT, class traits, class Allocator>
explicit bitset ( const basic_string<charT,traits,Allocator>& str,
typename basic_string<charT,traits,Allocator>::size_type pos = 0,
typename basic_string<charT,traits,Allocator>::size_type n =
basic_string<charT,traits,Allocator>::npos);

bitset<N>::bitset () 实例化一个具有N位的位集，每位均设为0。
bitset<N>::bitset (unsigned long val) 实例化一个具有N位的位集，位集使用无符号长整型val初始化位集。val的低位对应位集的低位。如果N大于val占用的位数，则多出的高位使用0初始化，低位使用val初始化。如果N小于val占用的位数，则使用val的低N位初始化位集。
第三个构造函数使用二进制字符串str初始化位集。开始于str[pos]，使用字符串的n位。如果不指定参数n，则使用到字符串尾。值得注意的一点是，字符串的高位初始化位集的低位。如果用于初始化的字符串子串的长度大于位集位数N，则使用字符串子串的低N字节进行初始化。如果用于初始化的字符串子串的长度小于位集位数N，则使用字符串子串初始化位集的低位，超出位数使用0初始化。
示例代码：

// 32位机上，sizeof (unsigned long) = 4，即32位
// 使用无符号整数初始化位集
unsigned long n = 0xf0f0ff00;

bitset<32> bits1 (n); //位集从高到低：11110000111100001111111100000000
bitset<16> bits2 (n); //位集从高到低：1111111100000000
bitset<40> bits3 (n); //位集从高到低：0000000011110000111100001111111100000000

// 使用字符串初始化位集
string str = "1111111100000000";

bitset<16> strbits1 (str); //位集从高到低：1111111100000000
bitset<10> strbits2 (str); //位集从高到低：1111111100
bitset<20> strbits3 (str); //位集从高到低：00001111111100000000

// 如果使用非二进制串初始化会怎样？
bitset<32> bits (-1); // 会把负数转换为相应的正数来初始化。此处相当于使用0xffffffff初始化。

// 如果使用负整数初始化会怎样？
bitset<32> strbits (string("01abc10")); // 运行时报错

2.3 运算符

bitset<N>& operator&= (const bitset<N>& rhs);
bitset<N>& operator|= (const bitset<N>& rhs);
bitset<N>& operator^= (const bitset<N>& rhs);
bitset<N>& operator<<= (size_t pos);
bitset<N>& operator>>= (size_t pos);
bitset<N> operator~() const;
bitset<N> operator<<(size_t pos) const;
bitset<N> operator>>(size_t pos) const;
bool operator== (const bitset<N>& rhs) const;
bool operator!= (const bitset<N>& rhs) const;

// *** global functions: ***
template<size_t N>
bitset<N> operator& (const bitset<N>& lhs, const bitset<N>& rhs);
template<size_t N>
bitset<N> operator| (const bitset<N>& lhs, const bitset<N>& rhs);
template<size_t N>
bitset<N> operator^ (const bitset<N>& lhs, const bitset<N>& rhs);

// *** iostream global functions (extraction/insertion): ***
template<class charT, class traits, size_t N>
basic_istream<charT, traits>&
operator>> (basic_istream<charT,traits>& is, bitset<N>& rhs);
template<class charT, class traits, size_t N>
basic_ostream<charT, traits>&
operator<< (basic_ostream<charT,traits>& os, bitset<N>& rhs);

// *** bit access ***

bool operator[] ( size_t pos ) const;
reference operator[] ( size_t pos );

2.4、位操作函数

函数	说明
set ()	位集置为全1
set (n)	第n位置为1
reset ()	位集置为全0
reset (n)	第n位置为0
flip ()	位集翻转

2.5、位集操作函数

函数	说明
to_string	位集转换为字符串
to_ulong	位集转换为无符号整数。如果位集size大于ulong的位数，则舍弃位集高位。
count	返回位集中1的个数
size	返回位集的容量
any	如果位集中有1，则返回true
none	如果位集中没有1，则返回true
test (n)	如果第n位为1，则返回true