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src/bitarray/impl.ts
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@@ -0,0 +1,475 @@
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import { join } from "../collector/index.js";
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import { arrayLike, sequence } from "../sync/index.js";
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import { BitArray } from "./types.js";
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const BYTE_SIZE = Uint8Array.BYTES_PER_ELEMENT * 8;
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const FULL_BYTE = getMask(BYTE_SIZE);
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function getMask(bitCount: number) {
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return ~(~0b0 << bitCount);
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}
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function getByteIndex(index: number) {
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return Math.floor(index / BYTE_SIZE);
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}
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function getBitIndex(index: number) {
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return index % BYTE_SIZE;
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}
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function setBit(byte: number, bitIndex: number, value: boolean) {
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const mask = 0b1 << bitIndex;
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return value ? (byte | mask) : (byte & ~mask);
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}
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function* yieldBits(byte: number, bitCount: number) {
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for (let i = 0; i < bitCount; i++) {
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yield Boolean((byte >>> i) & 0b1);
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}
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}
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function* getBytes(bits: Iterable<boolean>) {
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const bitIterator = bits[Symbol.iterator]();
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while (true) {
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let next = bitIterator.next();
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if (next.done) {
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break;
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}
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let byte = 0;
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for (let i = 0; i < BYTE_SIZE; i++) {
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byte |= Number(next.value) << i;
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next = bitIterator.next();
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if (next.done) {
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break;
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}
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}
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yield byte;
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}
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}
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export class BitArrayImpl implements BitArray {
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readonly #length: number;
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readonly #bits: Uint8Array;
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readonly #wholeBytes: number;
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readonly #remainingBits: number;
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readonly #remainingBitsMask: number;
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public constructor(length: number) {
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const exactBytes = length / BYTE_SIZE;
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const remainingBits = length % BYTE_SIZE;
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this.#length = length;
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this.#bits = new Uint8Array(Math.ceil(exactBytes));
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this.#wholeBytes = Math.floor(exactBytes);
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this.#remainingBits = remainingBits;
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this.#remainingBitsMask = getMask(remainingBits);
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}
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*[Symbol.iterator]() {
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for (let i = 0; i < this.#wholeBytes; i++) {
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yield* yieldBits(this.#bits[i], BYTE_SIZE);
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}
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if (this.#remainingBits > 0) {
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yield* yieldBits(this.#bits[this.#wholeBytes], this.#remainingBits);
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}
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}
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#ensureValidIndex(index: number) {
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if (index < 0 || index >= this.#length) {
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throw new RangeError("The index is outside the BitArray range.");
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}
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}
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#ensureSameSize(other: BitArray) {
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if (this.#length !== other.length) {
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throw new TypeError("The BitArrays do not have the same length.");
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}
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}
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public get length() {
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return this.#length;
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}
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public get(index: number) {
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this.#ensureValidIndex(index);
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return Boolean((this.#bits[getByteIndex(index)] >>> getBitIndex(index)) & 0b1);
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}
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public set(index: number, value: boolean) {
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this.#ensureValidIndex(index);
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const byteIndex = getByteIndex(index);
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this.#bits[byteIndex] = setBit(this.#bits[byteIndex], getBitIndex(index), value);
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}
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public isFull() {
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return this.#bits.subarray(0, this.#wholeBytes).every(byte => byte === FULL_BYTE) && (this.#remainingBits === 0 || this.#bits[this.#wholeBytes] === this.#remainingBitsMask);
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}
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public isEmpty() {
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return this.#bits.every(byte => byte === 0);
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}
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public fill(value: boolean) {
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const b = value ? FULL_BYTE : 0;
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for (let i = 0; i < this.#wholeBytes; i++) {
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this.#bits[i] = b;
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}
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if (this.#remainingBits > 0) {
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this.#bits[this.#wholeBytes] = value ? this.#remainingBitsMask : 0;
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}
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}
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public and(other: BitArray) {
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this.#ensureSameSize(other);
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if (other instanceof BitArrayImpl) {
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||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
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||||
this.#bits[i] &= other.#bits[i];
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}
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} else {
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let i = 0;
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for (const byte of getBytes(other)) {
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this.#bits[i++] &= byte;
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}
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}
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|
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return this;
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}
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public or(other: BitArray) {
|
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this.#ensureSameSize(other);
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|
||||
if (other instanceof BitArrayImpl) {
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||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.#bits[i] |= other.#bits[i];
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}
|
||||
} else {
|
||||
let i = 0;
|
||||
for (const byte of getBytes(other)) {
|
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this.#bits[i++] |= byte;
|
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}
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}
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|
||||
return this;
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}
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public xor(other: BitArray) {
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this.#ensureSameSize(other);
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||||
|
||||
if (other instanceof BitArrayImpl) {
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.#bits[i] ^= other.#bits[i];
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||||
}
|
||||
} else {
|
||||
let i = 0;
|
||||
for (const byte of getBytes(other)) {
|
||||
this.#bits[i++] ^= byte;
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}
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}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
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||||
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public not() {
|
||||
for (let i = 0; i < this.#wholeBytes; i++) {
|
||||
this.#bits[i] = ~this.#bits[i] & FULL_BYTE;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (this.#remainingBits > 0) {
|
||||
this.#bits[this.#wholeBytes] = ~this.#bits[this.#wholeBytes] & this.#remainingBitsMask;
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}
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||||
|
||||
return this;
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}
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public contains(other: BitArray) {
|
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this.#ensureSameSize(other);
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||||
return other instanceof BitArrayImpl ?
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||||
arrayLike(this.#bits).zip(arrayLike(other.#bits)).all(([a, b]) => (a & b) === b) :
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sequence(this).zip(sequence(other)).where(([, b]) => b).all(([a, b]) => a && b);
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}
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public intersects(other: BitArray) {
|
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this.#ensureSameSize(other);
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|
||||
return other instanceof BitArrayImpl ?
|
||||
arrayLike(this.#bits).zip(arrayLike(other.#bits)).any(([a, b]) => (a & b) !== 0) :
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||||
sequence(this).zip(sequence(other)).any(([a, b]) => a && b);
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}
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|
||||
public slice(offset: number, length: number) {
|
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return new BitArraySlice(this, offset, length);
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}
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public copy() {
|
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const copy = new BitArrayImpl(this.#length);
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copy.#bits.set(this.#bits);
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return copy;
|
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}
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public toArray() {
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return sequence(this).toArray();
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}
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public equals(other: BitArray) {
|
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return other === this || other && (other instanceof BitArrayImpl ? arrayLike(this.#bits).sequenceEquals(arrayLike(other.#bits)) : sequence(this).sequenceEquals(sequence(other)));
|
||||
}
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|
||||
public toString() {
|
||||
return sequence(this).select(bit => bit ? '1' : '0').collect(join());
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}
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}
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export class EmptyBitArray implements BitArray {
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[Symbol.iterator](): Iterator<boolean, any, undefined> {
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return {
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next: () => ({ done: true, value: undefined })
|
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};
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||||
}
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get length() {
|
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return 0;
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}
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|
||||
isFull() {
|
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return false;
|
||||
}
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||||
|
||||
isEmpty() {
|
||||
return false;
|
||||
}
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|
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get(index: number): boolean {
|
||||
throw new Error("BitArray has zero length");
|
||||
}
|
||||
|
||||
set(index: number, value: boolean) {
|
||||
throw new Error("BitArray has zero length");
|
||||
}
|
||||
|
||||
fill(value: boolean) { }
|
||||
|
||||
and(other: BitArray) {
|
||||
if (other.length !== 0) {
|
||||
throw new Error("The other BitArray does not have zero length");
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
or(other: BitArray) {
|
||||
if (other.length !== 0) {
|
||||
throw new Error("The other BitArray does not have zero length");
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
xor(other: BitArray) {
|
||||
if (other.length !== 0) {
|
||||
throw new Error("The other BitArray does not have zero length");
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
not() {
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
contains(other: BitArray) {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
intersects(other: BitArray) {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
slice(offset: number, length: number) {
|
||||
if (offset > 0) {
|
||||
throw new Error("offset > 0");
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (length > 0) {
|
||||
throw new Error("length > 0");
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
copy() {
|
||||
return this;
|
||||
}
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||||
|
||||
toArray(): boolean[] {
|
||||
return [];
|
||||
}
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||||
|
||||
equals(other: BitArray) {
|
||||
return other === this || other && other.length === 0;
|
||||
}
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|
||||
toString() {
|
||||
return "";
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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export class BitArraySlice implements BitArray {
|
||||
readonly #parent: BitArray;
|
||||
readonly #offset: number;
|
||||
readonly #length: number;
|
||||
|
||||
public constructor(parent: BitArray, offset: number, length: number) {
|
||||
this.#parent = parent;
|
||||
this.#offset = offset;
|
||||
this.#length = length;
|
||||
}
|
||||
|
||||
*[Symbol.iterator]() {
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
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yield this.#parent.get(i + this.#offset);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ensureValidIndex(index: number) {
|
||||
if (index < 0 || index >= this.#length) {
|
||||
throw new RangeError("The index is outside the BitArray range.");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#ensureSameSize(other: BitArray) {
|
||||
if (this.#length !== other.length) {
|
||||
throw new TypeError("The BitArrays do not have the same length.");
|
||||
}
|
||||
}
|
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|
||||
public get length() {
|
||||
return this.#length;
|
||||
}
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||||
|
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public isFull() {
|
||||
for (const bit of this) {
|
||||
if (!bit) {
|
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return false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public isEmpty() {
|
||||
for (const bit of this) {
|
||||
if (bit) {
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
return true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public get(index: number) {
|
||||
this.#ensureValidIndex(index);
|
||||
|
||||
return this.#parent.get(index + this.#offset);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public set(index: number, value: boolean) {
|
||||
this.#ensureValidIndex(index);
|
||||
|
||||
this.#parent.set(index + this.#offset, value);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public fill(value: boolean) {
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.#parent.set(i + this.#offset, value);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
public and(other: BitArray) {
|
||||
this.#ensureSameSize(other);
|
||||
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.set(i, this.get(i) && other.get(i));
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public or(other: BitArray) {
|
||||
this.#ensureSameSize(other);
|
||||
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.set(i, this.get(i) || other.get(i));
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public xor(other: BitArray) {
|
||||
this.#ensureSameSize(other);
|
||||
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.set(i, this.get(i) !== other.get(i));
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public not() {
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
this.set(i, !this.get(i));
|
||||
}
|
||||
|
||||
return this;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public contains(other: BitArray) {
|
||||
this.#ensureSameSize(other);
|
||||
|
||||
return sequence(this).zip(sequence(other)).where(([, b]) => b).all(([a, b]) => a && b);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public intersects(other: BitArray) {
|
||||
this.#ensureSameSize(other);
|
||||
|
||||
return sequence(this).zip(sequence(other)).any(([a, b]) => a && b);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public slice(offset: number, length: number) {
|
||||
return new BitArraySlice(this.#parent, offset + this.#offset, length);
|
||||
}
|
||||
|
||||
public copy() {
|
||||
const copy = new BitArrayImpl(this.#length);
|
||||
|
||||
for (let i = 0; i < this.#length; i++) {
|
||||
copy.set(i, this.get(i));
|
||||
}
|
||||
|
||||
return copy;
|
||||
}
|
||||
|
||||
public toArray() {
|
||||
return sequence(this).toArray();
|
||||
}
|
||||
|
||||
public equals(other: BitArray) {
|
||||
return other === this || other && sequence(this).sequenceEquals(sequence(other));
|
||||
}
|
||||
|
||||
public toString() {
|
||||
return sequence(this).select(bit => bit ? '1' : '0').collect(join());
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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