Java BitSet 클래스: 초보자를 위한 친절한 가이드

안녕하세요, 자바 프로그래머를 꿈꾸고 계신 분들! 오늘은 자바 BitSet 클래스의 흥미로운 세계로 여행을 떠날 거예요. 프로그래밍에 새로운 분이신 건 두렵지 않아요. 저는 친절한 가이드로서 모든 것을 단계별로 설명해 드릴 거예요. 그럼, 빠르게 타요!

서론

큰 가방에 marble을 가득 채우고, 어느 것을 가지고 있는지, 어느 것을 가지고 있지 않는지 추적하고 싶은 상상을 해보세요. 자바의 BitSet 클래스는 그 가방과 비슷하지만, marble 대신 bit(0과 1)을 저장합니다. 이는 우리가 효율적으로 그룹의 bit을 작업할 수 있게 해주는 특별한 도구입니다.

컴퓨터 세계에서는 종종 boolean 값(참 또는 거짓)의 집합을 작업해야 합니다. BitSet 클래스는 우리에게 너무 많은 메모리를 사용하지 않고 이를 할 수 있는 깔끔한 방법을 제공합니다. 이는 긴 램프의 불 스위치처럼 켜질 수도 있고 꺼질 수도 있습니다.

클래스 선언

자바에서 BitSet 클래스는 java.util 패키지의 일부입니다. 프로그램에서 사용하려면 다음과 같이 임포트해야 합니다:

import java.util.BitSet;

이 줄은 자바에게 "여, 제 프로그램에서 그 멋진 BitSet 도구를 사용하고 싶어!"라고 말하는 것과 같습니다.

클래스 생성자

새 BitSet을 만들고 싶을 때, 몇 가지 옵션이 있습니다. 이는 marble 가방의 크기를 얼마나 크게 할지 선택하는 것과 비슷합니다. 다음은 생성자들입니다:

생성자	설명
BitSet()	초기 크기가 64 bit인 BitSet을 생성합니다
BitSet(int nbits)	특정 초기 크기의 BitSet을 생성합니다

이제 이를 실제로 보여드릴게요:

BitSet bitSet1 = new BitSet(); // 기본 크기(64 bit)
BitSet bitSet2 = new BitSet(128); // 초기 크기가 128 bit

첫 번째 줄에서는 기본 크기의 BitSet을 생성하고 있습니다. 두 번째 줄에서는 "저는 적어도 128 bit을 보관할 수 있는 BitSet을 주세요!"라고 말하고 있습니다.

클래스 메서드

이제 우리의 BitSet으로 무엇를 할 수 있는지 살펴보겠습니다. 이는 marble 가방을 다양한 방법으로 놀 수 있는 것과 비슷합니다:

메서드	설명
void set(int bitIndex)	지정된 인덱스의 bit을 true로 설정합니다
void clear(int bitIndex)	지정된 인덱스의 bit을 false로 설정합니다
boolean get(int bitIndex)	지정된 인덱스의 bit의 값을 반환합니다
void and(BitSet set)	이 BitSet과 지정된 BitSet에 대해 논리적 AND 연산을 수행합니다
void or(BitSet set)	이 BitSet과 지정된 BitSet에 대해 논리적 OR 연산을 수행합니다
void xor(BitSet set)	이 BitSet과 지정된 BitSet에 대해 논리적 XOR 연산을 수행합니다
int cardinality()	이 BitSet에서 true로 설정된 bit의 수를 반환합니다
boolean isEmpty()	이 BitSet에 true로 설정된 bit이 없으면 true를 반환합니다
int length()	이 BitSet의 "논리적 크기"를 반환합니다

이제 몇 가지를 실제로 보여드릴게요:

BitSet myBitSet = new BitSet(8);

// 몇 가지 bit 설정
myBitSet.set(0); // 첫 번째 bit을 true로 설정
myBitSet.set(3); // 네 번째 bit을 true로 설정

System.out.println("Bit 설정 후 BitSet: " + myBitSet);

// bit 확인
boolean isSet = myBitSet.get(3);
System.out.println("3번 bit이 설정되어 있습니까? " + isSet);

// bit 지우기
myBitSet.clear(0);
System.out.println("0번 bit 지우기 후 BitSet: " + myBitSet);

// 설정된 bit 수 확인 (cardinality)
int setbits = myBitSet.cardinality();
System.out.println("설정된 bit 수: " + setbits);

이 예제에서는 BitSet을 긴 램프의 불 스위치처럼 놀고 있습니다. 몇 개를 켜(set), 켜졌는지 확인(get), 몇 개를 끄(clear), 켜져 있는 개수를 세(cardinality).

상속된 메서드

BitSet 클래스는 부모 클래스에서 상속된 메서드도 가지고 있습니다. 이는 marble 가방에 몇 가지额外卖인 도구를 받는 것과 비슷합니다. 이는 java.lang.Object의 메서드인 clone(), equals(), hashCode() 등이 포함됩니다. 이를 다른 자바 객체처럼 사용할 수 있습니다.

BitSet 생성 및 BitSet 연산 수행 예제

이제 모든 것을 하나로 엮어 즐거운 예제를 만들어 보겠습니다. 두 BitSet을 생성하고 이들에 대해 몇 가지 연산을 수행할 것입니다:

import java.util.BitSet;

public class BitSetFun {
public static void main(String[] args) {
// 두 BitSet 생성
BitSet bitSet1 = new BitSet(8);
BitSet bitSet2 = new BitSet(8);

// bitSet1에 몇 가지 bit 설정
bitSet1.set(0);
bitSet1.set(2);
bitSet1.set(4);
bitSet1.set(6);

// bitSet2에 몇 가지 bit 설정
bitSet2.set(1);
bitSet2.set(2);
bitSet2.set(3);
bitSet2.set(5);

System.out.println("BitSet1: " + bitSet1);
System.out.println("BitSet2: " + bitSet2);

// AND 연산 수행
BitSet andResult = (BitSet) bitSet1.clone();
andResult.and(bitSet2);
System.out.println("AND 결과: " + andResult);

// OR 연산 수행
BitSet orResult = (BitSet) bitSet1.clone();
orResult.or(bitSet2);
System.out.println("OR 결과: " + orResult);

// XOR 연산 수행
BitSet xorResult = (BitSet) bitSet1.clone();
xorResult.xor(bitSet2);
System.out.println("XOR 결과: " + xorResult);
}
}

출력

이 프로그램을 실행하면 다음과 같은 것을 볼 수 있습니다:

BitSet1: {0, 2, 4, 6}
BitSet2: {1, 2, 3, 5}
AND 결과: {2}
OR 결과: {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
XOR 결과: {0, 1, 3, 4, 5, 6}

이를 분석해 보겠습니다:

1. 두 BitSet을 생성하고 각각 몇 가지 bit을 설정합니다.
2. AND 연산은 두 BitSet 모두에 설정된 bit만 남깁니다 (이 경우, 只有 bit 2).
3. OR 연산은 두 BitSet 중 하나에 설정된 모든 bit을 남깁니다.
4. XOR 연산은 하나의 BitSet에만 설정된 bit을 남깁니다.

당신과 친구가 각각 다른 색상의 marble을 가지고 있다고 상상해 보세요. AND 연산은 두 사람 모두 가지고 있는 색상만 남기는 것과 비슷합니다. OR 연산은 모든 marble을 결합하는 것과 비슷합니다. XOR 연산은 한 사람에게만 있는 색상을 남기는 것과 비슷합니다.

그리고 그렇게 끝! 자바의 BitSet 세계로의 첫 걸음을 떠났습니다. 규칙이 완벽하게 되는 데는 연습이 필요합니다. 이러한 개념에 대해 실험해 보세요. 알 수 없지만, 미래에 BitSet을 사용하여 정말 멋진 문제를 해결할 수 있을지도 모릅니다!

코딩을 즐겁게, 항상 올바른 위치에 bit이 있기를! ?

Credits: Image by storyset