bitset是C++中用于处理固定长度二进制序列的类模板,定义在头文件中,支持多种初始化方式(整数、字符串、拷贝),提供count()、test()、set()等成员函数及位运算操作符,适用于状态压缩、汉明距离计算和筛法优化等场景,但大小需在编译时确定,超出to_ulong/to_ullong范围会抛出异常,输入输出需匹配位数且仅含0/1字符。

在C++中,bitset 是一个非常实用的类模板,定义在
1. bitset 基本定义与初始化
bitset 的大小必须在编译时确定,声明方式如下:
std::bitset其中 N 是位数。支持多种初始化方式:
- bitset b1(255); —— 用整数初始化(转为二进制)
- bitset b2("11001100"); —— 用字符串初始化
- bitset b3(b1); —— 拷贝构造
注意:字符串只能包含 '0' 和 '1',否则会抛出 std::invalid_argument 异常。
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2. 常用成员函数与操作符
bitset 提供了丰富的接口来操作和查询位状态:
- count():返回值为1的位的数量(即二进制中1的个数)
- size():返回总位数
- test(i):检查第 i 位是否为1(越界会抛异常)
- any():是否有任意一位为1
- none():是否所有位都为0
- set(i):将第 i 位置1;set() 全部置1
- reset(i):将第 i 位置0;reset() 全部清零
- flip(i):翻转第 i 位;flip() 翻转所有位
- to_ulong():转换为 unsigned long
- to_ullong():转换为 unsigned long long
支持常见的位运算操作符:&(与)、|(或)、^(异或)、~(非)、、>>。
3. 实际应用技巧与优化
使用 bitset 可以显著提升某些算法效率,尤其是在空间和时间敏感的场景中。
状态压缩示例:比如在动态规划中表示集合状态:
bitset visited;可表示最多20个元素的子集,比布尔数组更省空间。
快速计算汉明距离(两个数对应位不同的数量):
bitset diff = a ^ b;int distance = diff.count();
比循环逐位判断快得多。
筛法优化:用 bitset 实现埃拉托斯特尼筛法,节省内存:
bitset is_prime;is_prime.set(); // 先全部设为1
is_prime[0] = is_prime[1] = 0;
for (int i = 2; i * i if (is_prime[i])
for (int j = i * i; j is_prime[j] = 0;
4. 注意事项与限制
bitset 的大小必须是编译时常量,不能动态改变。如果需要可变长度的位容器,应考虑 std::vector
超出 to_ulong/to_ullong 范围的 bitset 会抛出 std::overflow_error。
虽然 bitset 支持流输入输出:
cin >> b;cout
但输入字符串长度必须等于 bitset 大小,且只含0/1字符。
基本上就这些。合理使用 bitset 能让代码更简洁、高效,特别是在涉及位操作和状态管理的问题中,是一个值得掌握的工具。









