在 Java 中实现 writeBit 方法

Question

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 'bits' 连接在一起后调用 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它。

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？

附带说明一下，如果不清楚，我在这里使用 DataOutputStream。

Answer 1

用两个实例变量创建一个class，第一个变量是你到目前为止已经累积的位数，第二个是你累积了多少位数。使用移位和或操作向缓冲区中插入一个位（初始化为零），并增加位数。一旦你有八位，写入缓冲区，然后将缓冲区和计数归零。

最后，如果计数不为零，您需要通过将缓冲区写入一个字节来清除所有剩余的位，即使它包含的位少于八位。位序列的格式需要能够处理这种可能性，除非它确保始终写入八位的倍数。

Answer 2

我注意到有几个人谈到了使用两个实例变量，一个用于在您向其添加位时存储字节，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已添加了多少位。我们唯一需要的信息是“这个字节已经填满了吗？”。不要将字节初始化为 0，而是尝试将其初始化为值 1。然后每次添加一位时，将字节的位向左移动一位（使用位移运算符 <<），然后在最右边添加新位。

实际上，它看起来像这样，其中 X 是新添加的位：

将字节初始化为值1：00000001

要插入一个新位，将位向左移动：00000010

并在最右边添加新位X：0000001X

左移：000001X0

添加新位：000001XX

最终，您将从您的方法中写入 7 位，最左边的位将是 1：1XXXXXXX

因此在您的方法中，您可以在每次调用时检查最左边的位是否已设置。如果是，那么您就知道您已准备好在此迭代中将字节写入文件。你会开始做同样的事情，向左移动然后添加新的位，所以现在你有 XXXXXXXX。然后将现在已满的字节写入文件，然后将字节重置为值 1，以便循环可以重新开始。

正在编写代码

首先，您需要一个实例变量来跟踪这些位。它需要是 byte 类型，我就称它为 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，甚至还有位移赋值运算符 <<=，因此我们可以执行位移并将新值赋回给变量，所有操作都在一次操作中完成。这给我们留下了：

buffer <<= 1;

接下来我们需要做的是添加新位。如果您将一个值与 1 进行或运算，最右边的位将被设置，其余位将不受影响。如果您将值与 0 进行或运算，none 位会受到影响。如果新位是 1，我们可以使用这个技巧只设置最右边的位（|= 是 OR 赋值运算符）：

buffer |= bit ? 1 : 0;

然后，此代码的最后一段是编写 if 语句来检查最左边的位是否已设置。如果是，那么当我们用 10000000 与它时，我们将得到 10000000。如果没有，我们将得到 00000000。 10000000 是十进制的 128（或者 -128，或者 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;
    }
}

在 Java 中实现 writeBit 方法

Implementing a writeBit method in Java

java

binary

encoding

dataoutputstream

huffman-code

理论

正在编写代码

结果