将所有大小为 n 的二进制字符串生成布尔数组的最快方法？

Question

例如，如果我想要长度为 3 的所有二进制字符串，我可以简单地这样声明它们：

boolean[] str1 = {0,0,0};
boolean[] str2 = {0,0,1};
boolean[] str3 = {0,1,0};
boolean[] str4 = {0,1,1};
boolean[] str5 = {1,0,0};
boolean[] str6 = {1,0,1};
boolean[] str7 = {1,1,0};
boolean[] str8 = {1,1,1};

将所有可能的长度为 N 的二进制字符串生成到布尔数组中的最有效方法是什么？

我不一定需要最有效的方法，只需要一种相当高效且易于多线程处理的方法。

编辑：我应该注意，如果重要的话，我将把它们全部存储在 ArrayList 中。

Answer 1

下面是一些生成真值表的代码...（由于数组大小限制，仅适用于 32 位（如果需要，您可以将大小变量更改为任意值并将布尔值存储为 1/0）：

int size = 3;
    int numRows = (int)Math.pow(2, size);
    boolean[][] bools = new boolean[numRows][size];
    for(int i = 0;i<bools.length;i++)
    {
        for(int j = 0; j < bools[i].length; j++)
        {
            int val = bools.length * j + i;
            int ret = (1 & (val >>> j));
            bools[i][j] = ret != 0;
            System.out.print(bools[i][j] + "\t");
        }
        System.out.println();
    }

Answer 2

示例：如果您需要长度为 4，则必须有 2^4 = 16 个不同的数组。

您可以使用这个简单的 Java 代码来生成所有数组：

for (int i=0; i < (Math.pow(2,4)); i++) {
        System.out.println(Integer.toBinaryString(i));
}

其输出：

0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

Answer 3

如果您不关心一次拥有所有排列，明智的做法是事先不分配内存并简单地编写一个计算 strX 的算法 你想要的，即时的。

这样做的优点：

• 您可以处理任意数量的排列，而不必分配所有排列
• 由于该算法不存储任何内容，因此它是线程友好的
• 您只需为以下行付费你想要的。例如，如果 n=1,000，但您只需要一些排列，这将快得多并且只需要一小部分内存（仅一行）

为了让您开始，该算法的界面可能看起来像这样：

boolean[] getRow( int rowNumber, int nItems )

因此，您可以调用 getRow(5,3) 来获取从函数返回的 str5 。我将细节留给您来实现（这并不难）。

Answer 4

在函数中实现它-

static public ArrayList<boolean[]> getBoolArr(int length) {
        int numOptions = 1 << length;
        ArrayList<boolean[]> finalArray = new ArrayList<boolean[]>();
        for(int o=0;o<numOptions;o++) {
            boolean[] newArr = new boolean[length];
            for(int l=0;l<length;l++) {
                int val = ( 1<<l ) & o;
                newArr[l] = val>0;
            }
            finalArray.add(newArr);
        }
        return finalArray;
    }

使用示例-

ArrayList<boolean[]> res = getBoolArr(2); //2 is your length, change it however you want.

Answer 5

这就是我在 Java 中的做法

public class NbitsStrings {
    int[] arrA;
    public static void main(String[] args) throws java.lang.Exception {
        Scanner input = new Scanner(System.in); //Input the Number Of bits you want.
        int n = input.nextInt();
        NbitsStrings i = new NbitsStrings(n);
        i.nBits(n);
    }
    public NbitsStrings(int n) {
        arrA = new int[n];
    }
    public void nBits(int n) {
        if (n <= 0) {
            StringBuilder builder = new StringBuilder();
            for (int value : arrA) {
                builder.append(value);
            }
            String text = builder.toString();
            System.out.println(text);
        } else {
            arrA[n - 1] = 0;
            nBits(n - 1);
            arrA[n - 1] = 1;
            nBits(n - 1);
        }
    }
}

Answer 6

与重复问题相关的 javascript 实现 https ://stackoverflow.com/questions/42591231/calculate-all-possible-combinations-of-n-off-on-elements。

与所有数字一样，数字组之间存在关系，一旦识别出模式，就可以使用加法来导出数组集中特定索引处的数字组之间的关系。

let [N, n1, n2, n3] = [0, 1, 9, 89];

let [res, max] = [Array(Array(3).fill(N)), Math.pow(2, 3)];

for (let i = 1, curr; i < max; i++) {

  if ([1, 3, 5, 7].some(n => n === i)) {
    N += n1;
  }

  if ([2, 6].some(n => n === i)) {
    N += n2;
  }

  if (i === max / 2) {
    N += n3;
  }

  curr = Array.from(String(N), n => +n);

  if (N < 100) {
    while (curr.length < 3) {
      curr.unshift(n1 - 1);
    }
  }

  res.push(curr);

}

console.log(res);

Answer 7

这就是我在 Scala 中实现它的方式

def combinations(n: Int): List[List[Int]] = {
 val numbers = scala.math.pow(2, n).toInt 
 //Convert each to binary equivalent 
 def toBinary(decimal: Int, binary: List[Int]): List[Int] = {
  if (decimal <= 0)
    return le(binary)
  toBinary(decimal / 2, (decimal % 2) :: binary)
 }
 // Size alignment 
 def le(binary: List[Int]):List[Int]=
  {
    if(binary.length!=n) le(0::binary) else binary
  }
 def getCombinations(n: Int, list: List[List[Int]]): List[List[Int]] = {
  if (n < 0)
    return list
  getCombinations(n - 1, toBinary(n, Nil) :: list)
 }
 getCombinations(numbers - 1, Nil)
}

示例输出：

• combinations(2) //List(List(0, 0), List(0, 1), List(1) , 0), List(1, 1))
• 组合(3) //List(List(0, 0, 0), List(0, 0, 1), List(0, 1, 0), List(0, 1, 1), List(1, 0, 0), List(1, 0, 1), List(1, 1, 0), List(1, 1, 1))

感谢我的朋友 James A.