如何在 Java 中将布尔数组转换为二进制数组，反之亦然？

Question

在 Java 中将布尔数组输出到文件（以及从文件输入）的最有效方法是什么？我打算使用一个字符串，每个字符要么是“t”，要么是“f”，然后我想，为什么不减少八倍的空间呢？

注意

我实际上不知道哪个答案是更好的方法，我只是选择了Peter的，因为我理解它。感谢两位解答者！

Answer 1

假设您有一个 boolean[]

boolean[] ar = {true,false,false,true,false,true,true,true,false,true,false,false,false,true,tr‌​ue};

并且您想将其写入磁盘，并且您不关心它在内存中是如何实现的。

public static void main(String... args) throws IOException {
    boolean[] ar = {true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, false, false, false, true, true};

    FileOutputStream out = new FileOutputStream("test.dat");
    writeBooleans(out, ar);
    out.close();

    FileInputStream in = new FileInputStream("test.dat");
    boolean[] ar2 = new boolean[ar.length]; 
    readBooleans(in, ar2);
    in.close();

    System.out.println(Arrays.toString(ar));
    System.out.println(Arrays.toString(ar2));
    System.out.println("The file size was "+new File("test.dat").length()+" bytes.");
}

private static void writeBooleans(OutputStream out, boolean[] ar) throws IOException {
    for (int i = 0; i < ar.length; i += 8) {
        int b = 0;
        for (int j = Math.min(i + 7, ar.length-1); j >= i; j--) {
            b = (b << 1) | (ar[j] ? 1 : 0);
        }
        out.write(b);
    }
}

private static void readBooleans(InputStream in, boolean[] ar) throws IOException {
    for (int i = 0; i < ar.length; i += 8) {
        int b = in.read();
        if (b < 0) throw new EOFException();
        for (int j = i; j < i + 8 && j < ar.length; j++) {
            ar[j] = (b & 1) != 0;
            b >>>= 1;
        }
    }
}

打印，

[true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, false, false, false, true, true]
[true, false, false, true, false, true, true, true, false, true, false, false, false, true, true]
The file size was 2 bytes.

但如果我看看文件实际有多大，

$ ls -l test.dat
-rw-rw-r-- 1 peter peter 2 2012-02-19 14:04 test.dat
$ du -h test.dat 
4.0K    test.dat

它说长度是 2 个字节，但使用的磁盘空间实际上是 4 KB。

注意：大约 1 分钟的时间大约相当于 80 MB 的 SSD（昂贵的磁盘，HDD 的费用更高），因此，如果您认为使用此方法不会节省至少 80 MB 的时间，那么您可能会浪费您的时间时间。 ;)

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您可以使用 BitSet，它可以减少 16 倍的空间，因为每个字符都是 16 位。

Answer 2

全新打造，只为您而生。我将把 BooleanInputStream 留作练习。请注意，第一位现在是文件中最右边的 (MSB) 位（在示例中删除 Byte.SIZE - 1 - 以获取其他字节顺序，无论您喜欢什么）。只需使用例如 DataOutputStream 首先将事物的大小写入文件。 10K 应该是一个整数。

请注意，存储 10K 元素的布尔数组在内存方面效率非常低，您当然应该使用 BitSet （最后，有人需要 BitSet）！

public final class BooleanOutputStream extends FilterOutputStream {

    private int bitIndex;
    private byte buffer;

    public BooleanOutputStream(final OutputStream out) {
        super(out);
    }

    public void writeBoolean(final boolean value) throws IOException {
        buffer ^= (value ? 1 : 0) << (Byte.SIZE - 1 - bitIndex++);
        if (bitIndex == Byte.SIZE) {
            write(buffer & 0xFF);
            buffer = 0;
            bitIndex = 0;
        }
    }

    /**
     * This is an encoder and does therefore not close the underlying stream.
     * Please close underlying stream separately.
     */
    public void close() throws IOException {
        if (bitIndex != 0) {
            out.write(buffer);
            buffer = 0;
            bitIndex = 0;
        }
    }
}

public class BooleanInputStream extends FilterInputStream {

    private int bitIndex;
    private byte buffer;

    public BooleanInputStream(final InputStream in) {
        super(in);
    }

    public boolean readBoolean() throws IOException {
        if (bitIndex == 0) {
            int b = read();
            if (b == -1) {
                throw new EOFException();
            }
            buffer = (byte) b;
        }

        boolean value = (buffer & (1 << (Byte.SIZE - 1 - bitIndex++))) != 0;
        if (bitIndex == Byte.SIZE) {
            bitIndex = 0;
        }
        return value;
    }

    /**
     * This is a decoder and therefore does not close the underlying stream.
     * Please close underlying stream separately.
     */    
    public void close() throws IOException {
        buffer = 0;
        bitIndex = 0;
    }
}