قناع نقطي في C++ - دروس لغة سي++

قناع البت هو بنية بيانات تستخدم لتمثيل مجموعة من العلامات الثنائية، حيث يتوافق كل بت مع خاصية أو سمة محددة. في لغة C++، يتم عادةً تنفيذ قناع البت باستخدام متغير عدد صحيح، حيث تكون كل بت إما 0 أو 1، وتمثل حالة علامة معينة.

لمعالجة قناع البت في C++، يمكنك استخدام معاملات البت مثل bitwise OR (|)، bitwise AND (&)، bitwise NOT (~)، وbitwise XOR (^). تتيح لك عوامل التشغيل هذه ضبط البتات الفردية أو مسحها، أو إجراء عمليات منطقية على عدة بتات في وقت واحد.

لتعيين البت في قناع البت، يمكنك استخدام عامل البت OR بقيمة تحتوي على 1 في موضع البت الذي تريد تعيينه و0s في جميع المواضع الأخرى. على سبيل المثال، لتعيين البت الثالث في قناع نقطي، يمكنك استخدام التعبير:

 bitmask |= (1 &lt;&lt; 2);

يؤدي هذا إلى تعيين البتة الثالثة عن طريق إزاحة القيمة 1 موضعين إلى اليسار، بحيث يكون لها 1 في الموضع الثالث و0s في جميع المواضع الأخرى. يقوم عامل البت OR بعد ذلك بدمج هذه القيمة مع قناع البت الأصلي، مع ضبط البت الثالث على 1 مع ترك كافة البتات الأخرى دون تغيير.

لمسح جزء من قناع البت، يمكنك استخدام عامل التشغيل AND بقيمة تحتوي على 0 في موضع البت الذي تريد مسحه و1s في جميع المواضع الأخرى. على سبيل المثال، لمسح البت الرابع في قناع نقطي، يمكنك استخدام التعبير:

 bitmask &amp;= ~(1 &lt;&lt; 3);

يؤدي هذا إلى مسح البتة الرابعة عن طريق إزاحة القيمة 1 ثلاث مواضع إلى اليسار أولاً، بحيث يكون لها 1 في الموضع الرابع و0s في جميع المواضع الأخرى. يقوم عامل البت NOT بعد ذلك بقلب جميع البتات في هذه القيمة، بحيث يكون لها 0 في الموضع الرابع و1s في جميع المواضع الأخرى. أخيرًا، يقوم عامل البت AND بدمج هذه القيمة مع قناع البت الأصلي، مما يؤدي إلى مسح البتة الرابعة مع ترك كافة البتات الأخرى دون تغيير.

للتحقق مما إذا تم تعيين البت في قناع البت، يمكنك استخدام عامل التشغيل AND بقيمة تحتوي على 1 في موضع البت الذي تريد التحقق منه و0s في جميع المواضع الأخرى. على سبيل المثال، للتحقق من تعيين البت الثاني في قناع البت، يمكنك استخدام التعبير:

 bool is_set = (bitmask &amp; (1 &lt;&lt; 1)) != 0;

يقوم هذا بالتحقق من البتة الثانية عن طريق إزاحة القيمة 1 موضعًا واحدًا إلى اليسار، بحيث يكون لها 1 في الموضع الثاني و0s في جميع المواضع الأخرى. يقوم عامل البت AND بعد ذلك بدمج هذه القيمة مع قناع البت الأصلي، مما ينتج عنه قيمة تحتوي على 1s في جميع المواضع باستثناء الموضع الثاني إذا تم تعيين البت الثاني، أو 0s في جميع المواضع إذا لم يتم تعيينها. ثم يقارن التعبير هذه القيمة بـ 0 لتحديد ما إذا تم تعيين البت الثاني.

يمكنك أيضًا استخدام تقنية bitmasking لتمثيل مجموعة من القيم باستخدام متغير عدد صحيح واحد. للقيام بذلك، يمكنك تعيين البت المقابل لكل قيمة موجودة في المجموعة. على سبيل المثال، لتمثيل مجموعة من القيم {1، 3، 4}، يمكنك استخدام قناع البت:

 int bitmask = (1 &lt;&lt; 0) | (1 &lt;&lt; 2) | (1 &lt;&lt; 3);

يؤدي هذا إلى تعيين البتات الأولى والثالثة والرابعة، المقابلة للقيم 1 و3 و4 على التوالي.

تقنية Bitmasking هي تقنية برمجة تتضمن معالجة البتات الفردية ضمن رقم ثنائي. في لغة C++، يتم استخدام هذه التقنية غالبًا بالاشتراك مع معاملات البت لإجراء عمليات على البيانات الثنائية. فيما يلي مزايا وعيوب ونتائج استخدام قناع البت في لغة C++:

التنفيذ في C++ للحصول على كافة المجموعات الفرعية للمجموعة

 #include using namespace std; void PrintAllSubsets(int N, int max_mask_req) { cout &lt;&lt; &apos;0&apos;; for (int mask = 0; mask <= 1 max_mask_req; mask++) { for (int k="0;" < n; k++) if ((mask & (1 << k)) !="0)" cout + ' '; } '
'; int main() n="3;" max_mask_req="(1" n) - 1; printallsubsets(n, max_mask_req); return 0; pre> <p> <strong>Output</strong> </p> <pre> 0 1 2 1 2 3 1 3 2 3 1 2 3 </pre> <h2>Advantages:</h2> <p> <strong>Efficient memory usage:</strong> Bitmasks are very space-efficient because they allow multiple boolean values to be stored in a single integer variable, rather than using separate boolean variables.</p> <p> <strong>Fast performance:</strong> Since bitwise operations are performed at the bit-level, they are very fast and can be used to optimize code for performance.</p> <p> <strong>Easy to implement:</strong> Bitmasking is a simple and intuitive concept that is easy to understand and implement.</p> <p> <strong>Flexible:</strong> Bitmasks can be used in a variety of applications, such as creating custom data types, setting or clearing flags, and implementing data compression.</p> <h2>Disadvantages:</h2> <p> <strong>Complexity:</strong> While the concept of bit manipulation is simple, complex bit operations can quickly become difficult to read and understand, especially if they involve shifting or rotating bits.</p> <p> <strong>Error-prone:</strong> Due to the low-level nature of bit operations, it is easy to introduce subtle bugs that can be hard to detect, especially if the code is not well-documented or tested.</p> <p> <strong>Limited range:</strong> The number of bits available in an integer variable limits the maximum number of flags or boolean values that can be stored in a bitmask.</p> <h2>Conclusion:</h2> <p>Bitmasking is a powerful technique that can be used to optimize code for performance and reduce memory usage. While it has some disadvantages, such as complexity and error-proneness, it remains a popular technique in C++ programming due to its flexibility and ease of implementation. When used correctly, bit manipulation can be a valuable tool for any programmer.</p> <hr></=>

مزايا:

الاستخدام الفعال للذاكرة: تتميز الأقنعة الثنائية بالكفاءة في استخدام المساحة لأنها تسمح بتخزين قيم منطقية متعددة في متغير عدد صحيح واحد، بدلاً من استخدام متغيرات منطقية منفصلة.

أداء سريع: نظرًا لأن العمليات المتعلقة بالبت يتم تنفيذها على مستوى البت، فهي سريعة جدًا ويمكن استخدامها لتحسين أداء التعليمات البرمجية.

سهل التنفيذ: يعد Bitmasking مفهومًا بسيطًا وبديهيًا يسهل فهمه وتنفيذه.

مرن: يمكن استخدام الأقنعة الثنائية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل إنشاء أنواع بيانات مخصصة، وإعداد العلامات أو مسحها، وتنفيذ ضغط البيانات.

سلبيات:

تعقيد: في حين أن مفهوم معالجة البتات بسيط، إلا أن عمليات البت المعقدة يمكن أن تصبح صعبة القراءة والفهم بسرعة، خاصة إذا كانت تتضمن بتات متحركة أو دوارة.

معرض للخطأ: نظرًا للطبيعة المنخفضة المستوى لعمليات البت، فمن السهل إدخال أخطاء خفية قد يصعب اكتشافها، خاصة إذا لم يتم توثيق التعليمات البرمجية أو اختبارها جيدًا.

نطاق محدود: عدد البتات المتوفرة في متغير عدد صحيح يحد من الحد الأقصى لعدد العلامات أو القيم المنطقية التي يمكن تخزينها في قناع البت.

خاتمة:

يعد Bitmasking تقنية قوية يمكن استخدامها لتحسين أداء التعليمات البرمجية وتقليل استخدام الذاكرة. على الرغم من أن لديها بعض العيوب، مثل التعقيد والقابلية للخطأ، إلا أنها تظل تقنية شائعة في برمجة C++ نظرًا لمرونتها وسهولة تنفيذها. عند استخدامها بشكل صحيح، يمكن أن تكون معالجة البتات أداة قيمة لأي مبرمج.