从字节数组转换为位数组

Question

我正在学习 C# 并处理文件和类型。问题是我想将 byte[] 转换为 BitArray，这是我得到的截图：

左边是我的byte[] B，右边是它的BitArray。我想要实现的是 BitArray 为 00001010 for byte[0] 即 10，11001100 for byte1 即 204 等等。

我发现那句话“The Least Significant Bit of each byte represents the lowest index value”。但我不知道这意味着什么以及如何解决这个问题。

感谢任何想法、来源和信息。我现在非常需要它。

Answer 1

您的位与您期望的 Endian 顺序相反。如果您查看每八位，它们与您的预期相反。

如果确实需要，可以每八位反转一次。

Answer 2

位的顺序看起来是颠倒的，但是一旦您意识到位数组中的条目是从最低有效位到最高有效位编号的，这一切都是有道理的：

00001010   Index Value
--------   ----- -----
||||||||
|||||||+----- 0  false
||||||+------ 1  true
|||||+------- 2  false
||||+-------- 3  true
|||+----------4  false
||+-----------5  false
|+------------6  false
+-------------7  false

如果您无论如何都想颠倒顺序，您可以使用 this Q&A 中描述的技术之一 - 例如，通过使用查找 table:

private static byte[] Reverse = new byte[] {
    0x00, 0x80, 0x40, 0xC0, 0x20, 0xA0, 0x60, 0xE0, 0x10, 0x90, 0x50, 0xD0, 0x30, 0xB0, 0x70, 0xF0, 0x08, 0x88, 0x48, 0xC8, 0x28, 0xA8, 0x68, 0xE8, 0x18, 0x98, 0x58, 0xD8, 0x38, 0xB8, 0x78, 0xF8
,   0x04, 0x84, 0x44, 0xC4, 0x24, 0xA4, 0x64, 0xE4, 0x14, 0x94, 0x54, 0xD4, 0x34, 0xB4, 0x74, 0xF4, 0x0C, 0x8C, 0x4C, 0xCC, 0x2C, 0xAC, 0x6C, 0xEC, 0x1C, 0x9C, 0x5C, 0xDC, 0x3C, 0xBC, 0x7C, 0xFC
,   0x02, 0x82, 0x42, 0xC2, 0x22, 0xA2, 0x62, 0xE2, 0x12, 0x92, 0x52, 0xD2, 0x32, 0xB2, 0x72, 0xF2, 0x0A, 0x8A, 0x4A, 0xCA, 0x2A, 0xAA, 0x6A, 0xEA, 0x1A, 0x9A, 0x5A, 0xDA, 0x3A, 0xBA, 0x7A, 0xFA
,   0x06, 0x86, 0x46, 0xC6, 0x26, 0xA6, 0x66, 0xE6, 0x16, 0x96, 0x56, 0xD6, 0x36, 0xB6, 0x76, 0xF6, 0x0E, 0x8E, 0x4E, 0xCE, 0x2E, 0xAE, 0x6E, 0xEE, 0x1E, 0x9E, 0x5E, 0xDE, 0x3E, 0xBE, 0x7E, 0xFE
,   0x01, 0x81, 0x41, 0xC1, 0x21, 0xA1, 0x61, 0xE1, 0x11, 0x91, 0x51, 0xD1, 0x31, 0xB1, 0x71, 0xF1, 0x09, 0x89, 0x49, 0xC9, 0x29, 0xA9, 0x69, 0xE9, 0x19, 0x99, 0x59, 0xD9, 0x39, 0xB9, 0x79, 0xF9
,   0x05, 0x85, 0x45, 0xC5, 0x25, 0xA5, 0x65, 0xE5, 0x15, 0x95, 0x55, 0xD5, 0x35, 0xB5, 0x75, 0xF5, 0x0D, 0x8D, 0x4D, 0xCD, 0x2D, 0xAD, 0x6D, 0xED, 0x1D, 0x9D, 0x5D, 0xDD, 0x3D, 0xBD, 0x7D, 0xFD
,   0x03, 0x83, 0x43, 0xC3, 0x23, 0xA3, 0x63, 0xE3, 0x13, 0x93, 0x53, 0xD3, 0x33, 0xB3, 0x73, 0xF3, 0x0B, 0x8B, 0x4B, 0xCB, 0x2B, 0xAB, 0x6B, 0xEB, 0x1B, 0x9B, 0x5B, 0xDB, 0x3B, 0xBB, 0x7B, 0xFB
,   0x07, 0x87, 0x47, 0xC7, 0x27, 0xA7, 0x67, 0xE7, 0x17, 0x97, 0x57, 0xD7, 0x37, 0xB7, 0x77, 0xF7, 0x0F, 0x8F, 0x4F, 0xCF, 0x2F, 0xAF, 0x6F, 0xEF, 0x1F, 0x9F, 0x5F, 0xDF, 0x3F, 0xBF, 0x7F, 0xFF
};

现在您可以简单地通过引用 Reverse[myByte].

来反转字节中的位

注意：如果你好奇这个"magic table"是从哪里来的，here is the code是我用来生成它的。

Answer 3

好吧，您可以使用独立于 little/big 字节序（在维基百科上有解释）的一个简单技巧是使用 'OR'、'AND'、'XOR' 和'SHIFT'。

 // initialized to 0
uint[] mask = new uint[(numberVals.Length + 31) / 32];

for (int i=0; i<numberVals.Length; ++i) 
    if (numberVals[i]) 
        mask[i/32] |= 1<<(i%32); // set bit with 'shift' and 'or'

测试值 id:

return mask[id/32] & (1<<(id%32))!=0;

如果您希望反过来，我相信您可以算算。

至于性能：不用担心，如果 32 是常数，模数就不会是模数；它会被你的 JIT'ter 优化。如果您的 JIT'ter 心情愉快，它还会做一些其他有趣的事情。

什么时候需要字节序

基本上，如果您在协议中或处理二进制文件格式时遇到类似 'network byte order' 的情况。还有一些其他情况，但这些是最常见的 IMO。

位魔术

交换位会很有趣。 :-)

在所有这些情况下，假设您需要像 byte swaparound(byte i).

这样的方法

最简单的方法是使用轮班。

return ((i & 0x80)>>7) | ((i & 0x40)>>5) | ((i & 0x20)>>3) | // ... boring

那真是太有趣了...现在让我们冷静下来，好吗？

查找 table 通常对此类内容很有帮助。在这种情况下，256 字节的查找 table 就可以解决问题：

// initialize in static ctor
byte[] lookup = new byte[256];
for (int i=0; i<256; ++i) { lookup[i] = trivial_swaparound((byte)i); }

// use in swaparound
return lookup[b];

另一个技巧是临时使用 64 位整数来施展魔法。最简单的方法是临时将您的位散开为字节，然后将其移回字节世界：

return ((b * 0x80200802ULL) & 0x0884422110ULL) * 0x0101010101ULL >> 32;

有一些替代方案，我很确定它们可以在 Bit Twiddling Hacks 页面上找到。

从字节数组转换为位数组

Converting from byte array to bitarray

c#

arrays

byte

bitarray