2166. 设计位集

English Version

题目描述

位集 Bitset 是一种能以紧凑形式存储位的数据结构。

请你实现 Bitset 类。

• Bitset(int size) 用 size 个位初始化 Bitset ，所有位都是 0 。
• void fix(int idx) 将下标为 idx 的位上的值更新为 1 。如果值已经是 1 ，则不会发生任何改变。
• void unfix(int idx) 将下标为 idx 的位上的值更新为 0 。如果值已经是 0 ，则不会发生任何改变。
• void flip() 翻转 Bitset 中每一位上的值。换句话说，所有值为 0 的位将会变成 1 ，反之亦然。
• boolean all() 检查 Bitset 中 每一位 的值是否都是 1 。如果满足此条件，返回 true ；否则，返回 false 。
• boolean one() 检查 Bitset 中 是否 至少一位 的值是 1 。如果满足此条件，返回 true ；否则，返回 false 。
• int count() 返回 Bitset 中值为 1 的位的 总数 。
• String toString() 返回 Bitset 的当前组成情况。注意，在结果字符串中，第 i 个下标处的字符应该与 Bitset 中的第 i 位一致。

 

示例：

输入
["Bitset", "fix", "fix", "flip", "all", "unfix", "flip", "one", "unfix", "count", "toString"]
[[5], [3], [1], [], [], [0], [], [], [0], [], []]
输出
[null, null, null, null, false, null, null, true, null, 2, "01010"]

解释
Bitset bs = new Bitset(5); // bitset = "00000".
bs.fix(3);     // 将 idx = 3 处的值更新为 1 ，此时 bitset = "00010" 。
bs.fix(1);     // 将 idx = 1 处的值更新为 1 ，此时 bitset = "01010" 。
bs.flip();     // 翻转每一位上的值，此时 bitset = "10101" 。
bs.all();      // 返回 False ，bitset 中的值不全为 1 。
bs.unfix(0);   // 将 idx = 0 处的值更新为 0 ，此时 bitset = "00101" 。
bs.flip();     // 翻转每一位上的值，此时 bitset = "11010" 。
bs.one();      // 返回 True ，至少存在一位的值为 1 。
bs.unfix(0);   // 将 idx = 0 处的值更新为 0 ，此时 bitset = "01010" 。
bs.count();    // 返回 2 ，当前有 2 位的值为 1 。
bs.toString(); // 返回 "01010" ，即 bitset 的当前组成情况。

 

提示：

• 1 <= size <= 105
• 0 <= idx <= size - 1
• 至多调用 fix、unfix、flip、all、one、count 和 toString 方法 总共 105 次
• 至少调用 all、one、count 或 toString 方法一次
• 至多调用 toString 方法 5 次

解法

方法一

Python3

class Bitset:
    def __init__(self, size: int):
        self.a = ['0'] * size
        self.b = ['1'] * size
        self.cnt = 0

    def fix(self, idx: int) -> None:
        if self.a[idx] == '0':
            self.a[idx] = '1'
            self.cnt += 1
        self.b[idx] = '0'

    def unfix(self, idx: int) -> None:
        if self.a[idx] == '1':
            self.a[idx] = '0'
            self.cnt -= 1
        self.b[idx] = '1'

    def flip(self) -> None:
        self.a, self.b = self.b, self.a
        self.cnt = len(self.a) - self.cnt

    def all(self) -> bool:
        return self.cnt == len(self.a)

    def one(self) -> bool:
        return self.cnt > 0

    def count(self) -> int:
        return self.cnt

    def toString(self) -> str:
        return ''.join(self.a)


# Your Bitset object will be instantiated and called as such:
# obj = Bitset(size)
# obj.fix(idx)
# obj.unfix(idx)
# obj.flip()
# param_4 = obj.all()
# param_5 = obj.one()
# param_6 = obj.count()
# param_7 = obj.toString()

Java

class Bitset {
    private char[] a;
    private char[] b;
    private int cnt;

    public Bitset(int size) {
        a = new char[size];
        b = new char[size];
        Arrays.fill(a, '0');
        Arrays.fill(b, '1');
    }

    public void fix(int idx) {
        if (a[idx] == '0') {
            a[idx] = '1';
            ++cnt;
        }
        b[idx] = '0';
    }

    public void unfix(int idx) {
        if (a[idx] == '1') {
            a[idx] = '0';
            --cnt;
        }
        b[idx] = '1';
    }

    public void flip() {
        char[] t = a;
        a = b;
        b = t;
        cnt = a.length - cnt;
    }

    public boolean all() {
        return cnt == a.length;
    }

    public boolean one() {
        return cnt > 0;
    }

    public int count() {
        return cnt;
    }

    public String toString() {
        return String.valueOf(a);
    }
}

/**
 * Your Bitset object will be instantiated and called as such:
 * Bitset obj = new Bitset(size);
 * obj.fix(idx);
 * obj.unfix(idx);
 * obj.flip();
 * boolean param_4 = obj.all();
 * boolean param_5 = obj.one();
 * int param_6 = obj.count();
 * String param_7 = obj.toString();
 */

C++

class Bitset {
public:
    string a, b;
    int cnt = 0;

    Bitset(int size) {
        a = string(size, '0');
        b = string(size, '1');
    }

    void fix(int idx) {
        if (a[idx] == '0') a[idx] = '1', ++cnt;
        b[idx] = '0';
    }

    void unfix(int idx) {
        if (a[idx] == '1') a[idx] = '0', --cnt;
        b[idx] = '1';
    }

    void flip() {
        swap(a, b);
        cnt = a.size() - cnt;
    }

    bool all() {
        return cnt == a.size();
    }

    bool one() {
        return cnt > 0;
    }

    int count() {
        return cnt;
    }

    string toString() {
        return a;
    }
};

/**
 * Your Bitset object will be instantiated and called as such:
 * Bitset* obj = new Bitset(size);
 * obj->fix(idx);
 * obj->unfix(idx);
 * obj->flip();
 * bool param_4 = obj->all();
 * bool param_5 = obj->one();
 * int param_6 = obj->count();
 * string param_7 = obj->toString();
 */

Go

type Bitset struct {
	a   []byte
	b   []byte
	cnt int
}

func Constructor(size int) Bitset {
	a := bytes.Repeat([]byte{'0'}, size)
	b := bytes.Repeat([]byte{'1'}, size)
	return Bitset{a, b, 0}
}

func (this *Bitset) Fix(idx int) {
	if this.a[idx] == '0' {
		this.a[idx] = '1'
		this.cnt++
	}
	this.b[idx] = '0'
}

func (this *Bitset) Unfix(idx int) {
	if this.a[idx] == '1' {
		this.a[idx] = '0'
		this.cnt--
	}
	this.b[idx] = '1'
}

func (this *Bitset) Flip() {
	this.a, this.b = this.b, this.a
	this.cnt = len(this.a) - this.cnt
}

func (this *Bitset) All() bool {
	return this.cnt == len(this.a)
}

func (this *Bitset) One() bool {
	return this.cnt > 0
}

func (this *Bitset) Count() int {
	return this.cnt
}

func (this *Bitset) ToString() string {
	return string(this.a)
}

/**
 * Your Bitset object will be instantiated and called as such:
 * obj := Constructor(size);
 * obj.Fix(idx);
 * obj.Unfix(idx);
 * obj.Flip();
 * param_4 := obj.All();
 * param_5 := obj.One();
 * param_6 := obj.Count();
 * param_7 := obj.ToString();
 */