Bit array: differenze tra le versioni

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{{F|informatica|febbraio 2025}}

Un '''bit array''' (chiamato anche '''bitset''' o '''bit vector''') è una struttura dati che memorizza una sequenza binaria di [[bit]], ossiain valoricui binariogni che possonobit essererappresenta 0una ovariabile 1indipendente. Questa struttura è molto utilizzata in [[informatica]] per rappresentare efficientementein modo compatto insiemi di dati in cui ogni elemento può essereassumere rappresentato comesolo un singolovalore bitbinario.

== Struttura e rappresentazione ==

Un bit array è tipicamente implementato comeriservando una sequenzaquantità di bit in memoria, doveespressa ogniin bit occupa uno spazio, di memoriadimensione fisso.pari Laalla dimensione del bit dell'[[array]]: è il numero totale di bit che può contenere. Adad esempio, un bit array di lunghezza 8 avrà(contenente 8 bit) cheoccuperà possonoun esserebyte impostatidi su 0 o 1memoria.

In alcune implementazioni, i bit array sono rappresentati come array di interi, in cui ciascun intero contienecodifica una porzione di bit array. Ogni bit di un intero è utilizzato per rappresentare un valore binario, e l'accesso a un singolo bit viene effettuato tramite operazioni bitwise.

== Operazioni comuni ==

Le operazioni più comuni su un bit array includono:

* '''ImpostazioneAssegnamento (Set):''Set''): Impostareassegna a un determinato bit suil valore 1.

* '''Azzeramento (Clear):''Clear''): assegna Impostarea un determinato bit suil valore 0.

* '''Controllo (Test):''Test''): Verificareverifica seil valore di un determinato bit, èse 1 o 0.

* Complemento (''Toggle'Completamento') o negazione (ToggleNOT):''' Invertireinverte il valore di un determinato bit.

* '''Operazioni bitwise:su base bit (''bitwise''): Operazionioperazioni come[[Booleano (informatica)|booleane]] AND, OR, XOR, NOT, che vengono applicate sua bit a bit tra due o più bit array.

=== Esempio di operazioni ===

Considerando il bit array "11110000", dove il bit meno significativo ha indice "0" e quello più significativo ha indice "7", le operazioni descritte sopra determinano questo risultato:

* Set(bit 0): "11110000" diventa "11110001"

* Clear(bit 7): "11110000" diventa "01110000"

* Test(bit 6): ritorna come risultato "1"

* Toggle applicato all'intero bit array: "11110000" diventa "00001111"

Esempi di operazioni ''bitwise'':

dati i due bit array "01010101" e "00001111", le operazioni ''bitwise'' ritornano i seguenti risultati:

* 01010101 AND 00001111 = 00000101

* 01010101 OR 00001111 = 01011111

* 01010101 XOR 00001111 = 01011010

== Utilizzo ==

=== Rappresentazione di insiemi ===

Un uso comune dei bit array è nella rappresentazione di insiemi, dove ogni bit corrisponde a un elemento dell'[[insieme]]. Un bit impostato a 1 indica che l'elemento è presente nell'insieme, mentre un bit impostato a 0 indica che l'elemento non è presente.

=== Algoritmi e ottimizzazione della memoria ===

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== Esempi di utilizzo ==

* '''Banchi di memoria:''' I bit array sono utilizzati nei banchi di memoria per gestire e rappresentare lo stato di ciascun blocco di memoria.

* '''Filtri di Bloom:''' I bit array sono utilizzati come parte fondamentale dell'implementazione dei [[filtri di Bloom]], una struttura dati probabilistica per la rappresentazione di insiemi di elementi con il rischio di falsi positivi.

* '''Compressione di dati:''' Strutture come i bit array sono fondamentali in alcuni [[algoritmi di compressione]], dove è essenziale manipolare i dati a livello di bit per ridurre la dimensione dei file.

== Implementazioni nei linguaggi di programmazione ==

Molti linguaggi di programmazione offrono librerie o strutture dati integrate per lavorare con i bit array. Ad esempio:

* '''C++:''' La libreria standard di C++ fornisce la classe <code>std::bitset</code>, che implementa un bit array con una lunghezza fissa.

* '''Python:''' In Python, i bit array sono rappresentati tramite moduli come <code>bitarray</code> o tramite l'uso di oggetti <code>int</code> e operazioni bitwise.

* '''Java:''' La classe <code>BitSet</code> di Java implementa un bit array dinamico, che consente di espandere o ridurre la dimensione del bit array durante l'esecuzione.

== Vantaggi ==

* '''Compattezza:''' I bit array sono altamente compatti in memoria, poiché ogni bit occupa solo un singolo bit di spazio.

* '''Velocità:''' Le operazioni bitwise sono generalmente molto veloci e possono essere effettuate in modo molto efficiente dalla maggior parte delle architetture hardware.

* '''Facilità di utilizzo in algoritmi:''' I bit array sono utili in numerosi algoritmi che richiedono operazioni su insiemi o su sequenze di valori binari.

== Svantaggi ==

* '''Limitata flessibilità:''' La lunghezza di un bit array è solitamente fissa, e non supporta facilmente operazioni di ridimensionamento dinamico.

* '''Difficoltà di gestione:''' In alcuni casi, lavorare con bit array può risultare più complesso rispetto a strutture dati più astratte, come gli array di interi.

== Vedi anche ==

* [[Filtri di Bloom]]

* [[Operazioni bitwise|Bitwise operations]]

* Set (informatici)

{{Portale|Informatica}}

== Note ==

[[Categoria:Informatica]]

# '''Rappresentazione dei bit:''' I bit in un bit array sono generalmente rappresentati da valori 0 e 1, ma in alcuni casi possono essere rappresentati da altri valori, come caratteri o interi, che vengono trattati a livello binario.

# '''Uso nella crittografia:''' I bit array sono utilizzati anche in alcune applicazioni crittografiche per memorizzare chiavi, nonce e altre informazioni sensibili.