pylucene 3.5.0-3
[pylucene.git] / lucene-java-3.5.0 / lucene / src / java / org / apache / lucene / util / BitVector.java
diff --git a/lucene-java-3.5.0/lucene/src/java/org/apache/lucene/util/BitVector.java b/lucene-java-3.5.0/lucene/src/java/org/apache/lucene/util/BitVector.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fe24f48
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,309 @@
+package org.apache.lucene.util;
+
+/**
+ * Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
+ * contributor license agreements.  See the NOTICE file distributed with
+ * this work for additional information regarding copyright ownership.
+ * The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
+ * (the "License"); you may not use this file except in compliance with
+ * the License.  You may obtain a copy of the License at
+ *
+ *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
+ *
+ * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
+ * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
+ * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
+ * See the License for the specific language governing permissions and
+ * limitations under the License.
+ */
+
+import java.io.IOException;
+
+import org.apache.lucene.store.Directory;
+import org.apache.lucene.store.IndexInput;
+import org.apache.lucene.store.IndexOutput;
+
+/** Optimized implementation of a vector of bits.  This is more-or-less like
+ *  java.util.BitSet, but also includes the following:
+ *  <ul>
+ *  <li>a count() method, which efficiently computes the number of one bits;</li>
+ *  <li>optimized read from and write to disk;</li>
+ *  <li>inlinable get() method;</li>
+ *  <li>store and load, as bit set or d-gaps, depending on sparseness;</li> 
+ *  </ul>
+ *
+ *  @lucene.internal
+ */
+public final class BitVector implements Cloneable, Bits {
+
+  private byte[] bits;
+  private int size;
+  private int count;
+
+  /** Constructs a vector capable of holding <code>n</code> bits. */
+  public BitVector(int n) {
+    size = n;
+    bits = new byte[getNumBytes(size)];
+    count = 0;
+  }
+
+  BitVector(byte[] bits, int size) {
+    this.bits = bits;
+    this.size = size;
+    count = -1;
+  }
+  
+  private int getNumBytes(int size) {
+    int bytesLength = size >>> 3;
+    if ((size & 7) != 0) {
+      bytesLength++;
+    }
+    return bytesLength;
+  }
+  
+  @Override
+  public Object clone() {
+    byte[] copyBits = new byte[bits.length];
+    System.arraycopy(bits, 0, copyBits, 0, bits.length);
+    BitVector clone = new BitVector(copyBits, size);
+    clone.count = count;
+    return clone;
+  }
+  
+  /** Sets the value of <code>bit</code> to one. */
+  public final void set(int bit) {
+    if (bit >= size) {
+      throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("bit=" + bit + " size=" + size);
+    }
+    bits[bit >> 3] |= 1 << (bit & 7);
+    count = -1;
+  }
+
+  /** Sets the value of <code>bit</code> to true, and
+   *  returns true if bit was already set */
+  public final boolean getAndSet(int bit) {
+    if (bit >= size) {
+      throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("bit=" + bit + " size=" + size);
+    }
+    final int pos = bit >> 3;
+    final int v = bits[pos];
+    final int flag = 1 << (bit & 7);
+    if ((flag & v) != 0)
+      return true;
+    else {
+      bits[pos] = (byte) (v | flag);
+      if (count != -1)
+        count++;
+      return false;
+    }
+  }
+
+  /** Sets the value of <code>bit</code> to zero. */
+  public final void clear(int bit) {
+    if (bit >= size) {
+      throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(bit);
+    }
+    bits[bit >> 3] &= ~(1 << (bit & 7));
+    count = -1;
+  }
+
+  /** Returns <code>true</code> if <code>bit</code> is one and
+    <code>false</code> if it is zero. */
+  public final boolean get(int bit) {
+    assert bit >= 0 && bit < size: "bit " + bit + " is out of bounds 0.." + (size-1);
+    return (bits[bit >> 3] & (1 << (bit & 7))) != 0;
+  }
+
+  /** Returns the number of bits in this vector.  This is also one greater than
+    the number of the largest valid bit number. */
+  public final int size() {
+    return size;
+  }
+
+  /** Returns the number of bits in this vector.  This is also one greater than
+    the number of the largest valid bit number. */
+  public final int length() {
+    return size;
+  }
+
+  /** Returns the total number of one bits in this vector.  This is efficiently
+    computed and cached, so that, if the vector is not changed, no
+    recomputation is done for repeated calls. */
+  public final int count() {
+    // if the vector has been modified
+    if (count == -1) {
+      int c = 0;
+      int end = bits.length;
+      for (int i = 0; i < end; i++)
+        c += BYTE_COUNTS[bits[i] & 0xFF];        // sum bits per byte
+      count = c;
+    }
+    return count;
+  }
+
+  /** For testing */
+  public final int getRecomputedCount() {
+    int c = 0;
+    int end = bits.length;
+    for (int i = 0; i < end; i++)
+      c += BYTE_COUNTS[bits[i] & 0xFF];          // sum bits per byte
+    return c;
+  }
+
+  private static final byte[] BYTE_COUNTS = {    // table of bits/byte
+    0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7,
+    4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 5, 6, 6, 7, 6, 7, 7, 8
+  };
+
+  private static String CODEC = "BitVector";
+
+  // Version before version tracking was added:
+  private final static int VERSION_PRE = -1;
+
+  // First version:
+  private final static int VERSION_START = 0;
+
+  // Increment version to change it:
+  private final static int VERSION_CURRENT = VERSION_START;
+
+  /** Writes this vector to the file <code>name</code> in Directory
+    <code>d</code>, in a format that can be read by the constructor {@link
+    #BitVector(Directory, String)}.  */
+  public final void write(Directory d, String name) throws IOException {
+    IndexOutput output = d.createOutput(name);
+    try {
+      output.writeInt(-2);
+      CodecUtil.writeHeader(output, CODEC, VERSION_CURRENT);
+      if (isSparse()) { 
+        writeDgaps(output); // sparse bit-set more efficiently saved as d-gaps.
+      } else {
+        writeBits(output);
+      }
+    } finally {
+      output.close();
+    }
+  }
+     
+  /** Write as a bit set */
+  private void writeBits(IndexOutput output) throws IOException {
+    output.writeInt(size());        // write size
+    output.writeInt(count());       // write count
+    output.writeBytes(bits, bits.length);
+  }
+  
+  /** Write as a d-gaps list */
+  private void writeDgaps(IndexOutput output) throws IOException {
+    output.writeInt(-1);            // mark using d-gaps                         
+    output.writeInt(size());        // write size
+    output.writeInt(count());       // write count
+    int last=0;
+    int n = count();
+    int m = bits.length;
+    for (int i=0; i<m && n>0; i++) {
+      if (bits[i]!=0) {
+        output.writeVInt(i-last);
+        output.writeByte(bits[i]);
+        last = i;
+        n -= BYTE_COUNTS[bits[i] & 0xFF];
+      }
+    }
+  }
+
+  /** Indicates if the bit vector is sparse and should be saved as a d-gaps list, or dense, and should be saved as a bit set. */
+  private boolean isSparse() {
+
+    final int setCount = count();
+    if (setCount == 0) {
+      return true;
+    }
+
+    final int avgGapLength = bits.length / setCount;
+
+    // expected number of bytes for vInt encoding of each gap
+    final int expectedDGapBytes;
+    if (avgGapLength <= (1<< 7)) {
+      expectedDGapBytes = 1;
+    } else if (avgGapLength <= (1<<14)) {
+      expectedDGapBytes = 2;
+    } else if (avgGapLength <= (1<<21)) {
+      expectedDGapBytes = 3;
+    } else if (avgGapLength <= (1<<28)) {
+      expectedDGapBytes = 4;
+    } else {
+      expectedDGapBytes = 5;
+    }
+
+    // +1 because we write the byte itself that contains the
+    // set bit
+    final int bytesPerSetBit = expectedDGapBytes + 1;
+    
+    // note: adding 32 because we start with ((int) -1) to indicate d-gaps format.
+    final long expectedBits = 32 + 8 * bytesPerSetBit * count();
+
+    // note: factor is for read/write of byte-arrays being faster than vints.  
+    final long factor = 10;  
+    return factor * expectedBits < size();
+  }
+
+  /** Constructs a bit vector from the file <code>name</code> in Directory
+    <code>d</code>, as written by the {@link #write} method.
+    */
+  public BitVector(Directory d, String name) throws IOException {
+    IndexInput input = d.openInput(name);
+
+    try {
+      final int firstInt = input.readInt();
+      final int version;
+      if (firstInt == -2) {
+        // New format, with full header & version:
+        version = CodecUtil.checkHeader(input, CODEC, VERSION_START, VERSION_START);
+        size = input.readInt();
+      } else {
+        version = VERSION_PRE;
+        size = firstInt;
+      }
+      if (size == -1) {
+        readDgaps(input);
+      } else {
+        readBits(input);
+      }
+    } finally {
+      input.close();
+    }
+  }
+
+  /** Read as a bit set */
+  private void readBits(IndexInput input) throws IOException {
+    count = input.readInt();        // read count
+    bits = new byte[getNumBytes(size)];     // allocate bits
+    input.readBytes(bits, 0, bits.length);
+  }
+
+  /** read as a d-gaps list */ 
+  private void readDgaps(IndexInput input) throws IOException {
+    size = input.readInt();       // (re)read size
+    count = input.readInt();        // read count
+    bits = new byte[(size >> 3) + 1];     // allocate bits
+    int last=0;
+    int n = count();
+    while (n>0) {
+      last += input.readVInt();
+      bits[last] = input.readByte();
+      n -= BYTE_COUNTS[bits[last] & 0xFF];
+    }          
+  }
+}