C# 点阵列（BitArray）

C# 集合

BitArray 是 C# 中用于表示一组位（bit）值的集合。

BitArray 属于 System.Collections 命名空间，主要用于处理二进制数据或进行位操作。

相比使用布尔数组（bool[]），BitArray 更加高效，因为它以紧凑的方式存储每个位。

BitArray 类管理一个紧凑型的位值数组，它使用布尔值来表示。

true 表示位是开启的（1），false 表示位是关闭的（0）。

当您需要存储位，但是事先不知道位数时，则使用点阵列。

您可以使用整型索引从点阵列集合中访问各项，索引从零开始。

BitArray 类的方法和属性

下表列出了 BitArray 类的一些常用的属性：

属性名称	类型	描述
`Count`	`int`	获取 `BitArray` 中的位数（只读）。
`Length`	`int`	获取或设置 `BitArray` 中的位数（支持动态调整大小）。
`IsReadOnly`	`bool`	获取一个值，指示 `BitArray` 是否为只读（始终为 `false`）。
`SyncRoot`	`object`	获取一个对象，用于同步对 `BitArray` 的访问。
`IsSynchronized`	`bool`	获取一个值，指示对 `BitArray` 的访问是否同步（线程安全）。
`Item[int index]`	`bool`	获取或设置指定索引处的位的值（通过索引器访问）。

属性访问：

BitArray bits = new BitArray(8); // 创建 8 位的 BitArray，所有位默认为 false
Console.WriteLine(bits.Length); // 输出：8
bits.Length = 10; // 修改长度为 10，新增的位默认为 false

下表列出了 BitArray 类的一些常用的方法：

方法名称	返回类型	描述
`And(BitArray)`	`BitArray`	按位与操作，对两个 `BitArray` 对应位进行与运算，就地修改当前实例并返回当前实例本身。
`Or(BitArray)`	`BitArray`	按位或操作，对两个 `BitArray` 对应位进行或运算，就地修改当前实例并返回当前实例本身。
`Xor(BitArray)`	`BitArray`	按位异或操作，对两个 `BitArray` 对应位进行异或运算，就地修改当前实例并返回当前实例本身。
`Not()`	`BitArray`	按位取反操作，将当前实例的每个位取反，就地修改并返回当前实例本身。
`Set(int index, bool value)`	`void`	将指定索引处的位设置为指定值（`true` 或 `false`）。
`SetAll(bool value)`	`void`	将所有位设置为指定值（`true` 或 `false`）。
`Get(int index)`	`bool`	获取指定索引处的位的值。
`Clone()`	`object`	创建当前 `BitArray` 的浅表副本（复制）。
`CopyTo(Array array, int index)`	`void`	将 `BitArray` 的内容复制到指定的数组，从指定索引开始。
`Equals(object obj)`	`bool`	确定指定对象是否等于当前 `BitArray`。
`GetEnumerator()`	`IEnumerator`	返回一个枚举器，用于循环访问 `BitArray` 中的位。

方法使用：

BitArray bits = new BitArray(8, false); // 创建 8 位的 BitArray，初始值全部为 false
bits.Set(0, true); // 设置第 0 位为 true
Console.WriteLine(bits.Get(0)); // 输出：True
bits.SetAll(true); // 将所有位设置为 true

实例

下面的实例演示了点阵列（BitArray）的使用：

BitArray 中索引 0 对应二进制数的最低位，按索引正序遍历得到的位串与日常书写顺序相反，因此下面的实例采用逆向遍历输出。

And()、Or()、Xor() 等方法会就地修改调用它们的实例并返回自身，所以每次运算前都用复制构造函数 new BitArray(ba1) 创建副本。

数值 13 的两种位顺序对照

日常书写顺序（高位在前）：

位7

位6

位5

位4

位3

位2

位1

位0

BitArray 索引顺序（索引 0 对应最低位）：

索引0

索引1

索引2

索引3

索引4

索引5

索引6

索引7

同一个数值 13，按索引正序遍历 BitArray 得到的是 1 0 1 1 0 0 0 0，与日常书写顺序正好相反，因此实例中采用逆向遍历输出。

实例

using System;
using System.Collections;

namespace CollectionsApplication
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 初始化两个 BitArray，用于存储二进制位
BitArray ba1 = new BitArray(new byte[] { 60 }); // 60 = 00111100
BitArray ba2 = new BitArray(new byte[] { 13 }); // 13 = 00001101

// 输出 ba1 和 ba2 的内容
Console.WriteLine("Bit array ba1 (60):");
PrintBitArray(ba1);

Console.WriteLine("Bit array ba2 (13):");
PrintBitArray(ba2);

// 进行 AND 操作并输出结果
// And/Or/Xor 会就地修改调用它们的实例，运算前先创建 ba1 的副本
BitArray baAnd = new BitArray(ba1);
baAnd.And(ba2); // 60 & 13 = 12
Console.WriteLine("Bit array after AND operation (12):");
PrintBitArray(baAnd);

// 进行 OR 操作并输出结果
BitArray baOr = new BitArray(ba1); // 再次复制原始的 ba1
baOr.Or(ba2); // 60 | 13 = 61
Console.WriteLine("Bit array after OR operation (61):");
PrintBitArray(baOr);

// 进行 XOR 操作并输出结果
BitArray baXor = new BitArray(ba1); // 继续复制原始的 ba1
baXor.Xor(ba2); // 60 ^ 13 = 49
Console.WriteLine("Bit array after XOR operation (49):");
PrintBitArray(baXor);

Console.ReadKey();
}

// 逆向遍历，使输出符合"高位在前"的书写习惯
static void PrintBitArray(BitArray bitArray)
{
for (int i = bitArray.Length - 1; i >= 0; i--)
{
Console.Write($"{(bitArray[i] ? 1 : 0)} ");
}
Console.WriteLine("\n");
}
}
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Bit array ba1 (60):
0 0 1 1 1 1 0 0

Bit array ba2 (13):
0 0 0 0 1 1 0 1

Bit array after AND operation (12):
0 0 0 0 1 1 0 0

Bit array after OR operation (61):
0 0 1 1 1 1 0 1

Bit array after XOR operation (49):
0 0 1 1 0 0 0 1

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BitArray 类的方法和属性

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