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java - 在 Java 中实现 writeBit 方法

问题描述

所以我知道在 Java 中你不能将单个位写到文件中，你必须使用 writeByte。我有一些理解，有一种方法可以实现 writeBit 方法，该方法通过在 8 个“位”连接在一起时调用 writeByte 来使用 writeByte。我希望像这样实现：

public void writeBit(char bit) {
    try {
    //functionality here
    } catch (IOException e) {
        System.out.println(e);
    }
}

但我似乎无法开始。我知道我可能应该有一些属性来跟踪我连接了多少位，但除此之外，我不知道如何实现这一点。

我想我的大问题是如何在不丢失连接的位字符串的情况下连续调用 writeBit，如果要使用 writeByte，writeBit 的实现会是什么样子？

作为旁注，如果不清楚，我在这里使用 DataOutputStream。

标签： javaencodingbinaryhuffman-codedataoutputstream

解决方案

我注意到有几个人讨论过使用两个实例变量，一个用于在向字节添加位时存储字节，另一个用于跟踪到目前为止已添加了多少位。虽然这是一个非常好的方法，但我想说明为什么您不需要第二个实例变量。

理论

无需跟踪到目前为止添加了多少位。我们需要的唯一信息是“字节是否已填充？”。不要将字节初始化为 0，而是尝试将其初始化为值 1。然后每次添加位时，将字节的位向左移动一个位置（使用位移运算符<<），然后将新位添加到最右边的地方。

在实践中，它看起来像这样，X新添加的位在哪里：

将字节初始化为值 1：00000001

要插入新位，请将位左移：00000010

X并在最右边的地方添加新的位：0000001X

左移：000001X0

添加新位：000001XX

最终，你会从你的方法中写入 7 位，最左边的位是1：1XXXXXXX

因此，在您的方法中，您可以检查每次调用时是否设置了最左边的位。如果是，那么您知道您已准备好在此迭代中将字节写入文件。你会先做同样的事情，左移然后添加新的位，所以现在你有了XXXXXXXX. 然后您将现在已满的字节写入文件，然后将字节重置为值 1，以便循环重新开始。

编写代码

首先，您需要一个实例变量来跟踪这些位。它需要是字节类型，我就叫它buffer。

要将位向左移动一位，我们可以使用位移运算符，<<. 而且，为了让我们的生活更轻松，甚至还有一个移位赋值运算符 ，<<=因此我们可以在一次操作中执行移位并将新值赋回变量。这给我们留下了：

buffer <<= 1;

我们需要做的下一件事是添加新位。如果您将一个值与 1 进行或运算，则将设置最右边的位，而其余位将不受影响。如果您将值与 0 进行或运算，则不会影响任何位。如果新位为 1，我们可以使用此技巧仅设置最右边的位（The|=是 OR 赋值运算符）：

buffer |= bit ? 1 : 0;

然后，这段代码的最后一段是编写 if 语句来检查是否设置了最左边的位。如果是，那么当我们将它与 进行 AND 时10000000，我们将得到10000000。如果没有，我们将得到00000000. 10000000是128十进制的（or -128, or 256, 都可以），所以我们的表达式是：

(buffer & 128) == 128

结果

将所有这些部分放在一起，我们得到：

// Notice bit is type boolean
public void writeBit(boolean bit) {
    // If the leftmost bit in buffer is set:
    if ((buffer & 128) == 128) {

        // Shift all the bits in buffer to the left 1 place
        buffer <<= 1;

        // Add the new bit in the rightmost place
        buffer |= bit ? 1 : 0;

        // Write the now-full byte to the file
        // I'm just calling your DataOutputStream "dos" here
        try {
            dos.writeByte(buffer);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException();
        }

        // Reset buffer to a value of 1
        buffer = 1;
    } else {
        // Shift all the bits in buffer to the left 1 place
        buffer <<= 1;

        // Add the new bit in the rightmost place
        buffer |= bit ? 1 : 0;
    }
}

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