RoaringBitmap原理介绍

RoaringBitmap是一个高效的压缩位图,它主要用于快速处理大量数据,例如在大数据分析和处理中,RoaringBitmap可以高效地进行数据过滤和统计操作。

RoaringBitmap的原理并不复杂,其主要思想是将32位整数划分为高16位和低16位,将数值k划分为高16位和低16位,取高16位值找到对应的桶,然后在将低16位值存放在相应的Container中。

具体来说,RoaringBitmap将32位整数划分为2^16个桶,每个桶对应一个Container,用来存放一个数值的低16位。在存储和查询数值的时候,RoaringBitmap将一个数值k划分为高16位(k % 2^16)和低16位(k mod 2^16),取高16位找到对应的桶,然后在低16位存放在相应的Container中。

关于Container的存储方式,RoaringBitmap使用了三种容器结构:ArrayContainer、BitmapContainer和RunContainer。

ArrayContainer:适合存放稀疏的数据。当一个Container里面的元素数量小于4096时,RoaringBitmap会使用ArrayContainer来存储数据。其内部数据结构是一个有序的Short数组。

BitmapContainer:适合存放稠密的数据。当一个Container里面的元素数量大于等于4096时,RoaringBitmap会使用BitmapContainer来存储数据。这时会使用Bitmap来存储数据,每个bit位代表一个数值存在与否。

RunContainer:用于存储连续的数据序列。连续的整数序列可以压缩为两个二元组表示。例如,连续的整数序列11, 12, 13, 14, 15, 27, 28, 29会被RoaringBitmap压缩为两个二元组(11, 4)和(27, 2),表示11后面紧跟着4个连续递增的值,27后面跟着2个连续递增的值。

总的来说,RoaringBitmap通过将32位整数划分为桶和Container的方式,实现了高效的压缩和快速的查询操作。同时,通过使用三种Container结构,可以根据数据稀疏或稠密的情况进行灵活的存储和查询操作。

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