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对于一个项目，我必须将二进制字符串转换为（一个数组）字节并将其写入二进制文件。

假设我有一个句子使用霍夫曼编码转换为代码字符串。例如，如果句子是：“你好” h = 00 e = 01, l = 10, o = 11

那么字符串表示将是 0001101011。

我如何将其转换为字节？<-- 如果这个问题没有意义，那是因为我对位/字节按位移位以及所有与操作 1 和 0 有关的知识知之甚少。

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这是一个简单但可能效率低下的实现：

import java.io.FilterOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class BitOutputStream extends FilterOutputStream {

  private int bits = 0;
  private int n = 0;
  private long totalBits = 0;

  public BitOutputStream(OutputStream out) {
    super(out);
  }

  private void writeSingleBit(int bit) throws IOException {
    bits = (bits << 1) | (bit & 1);
    n++;
    totalBits++;
    if (n == 8) {
      super.write(bits);
      bits = 0;
      n = 0;
    }
  }

  /**
   * Writes the <i>numberOfBits</i> lower bits of <i>bitsToWrite</i> to the
   * output stream, starting with the most significant bit.
   */
  public void writeBits(int bitsToWrite, int numberOfBits) throws IOException {
    for (int i = numberOfBits - 1; i >= 0; i--) {
      int bit = bitsToWrite >> i;
      writeSingleBit(bit);
    }
  }

  @Override
  public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
    for (int i = 0; i < len; i++)
      writeBits(b[off + i], 8);
  }

  @Override
  public final void write(int b) throws IOException {
    writeBits(b, 8);
  }

  @Override
  public final void flush() throws IOException {
    writeBits(0, (8 - n) & 0x07);
  }

  /**
   * Returns the number of bits that have been written to this bitstream.
   */
  public long getTotalBits() {
    return totalBits;
  }
}

以及相应的单元测试：

import static org.junit.Assert.*;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;

import org.junit.Test;

public class BitOutputStreamTest {

  @Test
  public void hello() throws IOException {
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    BitOutputStream bos = new BitOutputStream(baos);
    bos.writeBits(0x00, 2);
    bos.writeBits(0x01, 2);
    bos.writeBits(0x02, 2);
    bos.writeBits(0x02, 2);
    bos.writeBits(0x03, 2);
    assertEquals(10, bos.getTotalBits());
    bos.close();
    assertEquals(16, bos.getTotalBits());
    assertArrayEquals(new byte[] { 0x1A, (byte) 0xC0 }, baos.toByteArray());
  }
}

此代码不会以您想要的字符串表示形式输出位，但是当您稍后想将它们写入基于字节的流时，这是要走的路。

更新 (2010-09-25)：修复了write(byte[], int, int)方法中的一个错误。我忘了添加off到数组索引。

于 2010-06-13T09:23:18.263 回答
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如果您真的想要（或必须）创建位的字符串表示，您可以将字符串拆分为长度为 8 的子字符串（注意最后一个不一定长度为 8）。

Integer 具有解析字符串表示的方法，可以通过调用 radix = 2 来解析 '0' 和 '1' 的序列。

static int parseInt(String s, int radix)

将字符串参数解析为第二个参数指定的基数中的有符号整数。

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编辑：根据评论Byte.parseByte是要走的路。

于 2010-06-13T10:57:30.143 回答
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通过连接字符串表示来编码字符串表示单个字符的位序列，然后再次将其转换为字节似乎是一种非常昂贵的做事方式。

您可能想研究Preon。Preon 首先具有 BitChannel 抽象，可让您不必担心如何转换自己。您可以简单地将位序列写入 BitChannel。它将在内部跟踪“位指针”，并将所有内容转换为下游的字节。

BitChannel channel = new OutputStreamBitChannel(...);
channel.write(1, 0); // 0 = 'h'
channel.write(2, 1); // 01 = 'e'
channel.write(3, 2); // 10 = 'l'
channel.write(4, 2); // 11 = '0'

但是，理想情况下，您将能够使用 Preon 的更高级别的抽象（preon-binding），这将使您完全不必自己处理这个问题。它只需要在您的字符串上添加注释。

@BoundHuffmanCoded String toBeEncoded = "hello";

... Preon 会负责其余的工作。现在，请记住，这是理想情况，Preon还没有这个注解。但是可以自己为此注册一个编解码器。不过请留意它，因为这肯定会出现在 Preon 的未来版本中。

于 2010-08-24T10:03:01.320 回答
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为什么需要先转换成“二进制字符串”？直接写字节作为输出。

从概念上讲，您所做的是将位写入 a byte，直到填满 a byte。这是通过位移来完成的。要在值的底部添加 1 位，您可以执行以下操作：

b = (b << 1) | 1;

然后一旦你填满了一个字节，你需要增加你的输出byte[]为另一个字节腾出空间，直到完成。您也可以使用ByteArrayOutputStream它来稳定输出byte，然后再获得byte[]。

我可以为您指出一个类，该类允许您附加位，然后稍后获取结果字节，认为它正在创建一个由 s 组成的数组int而不是字节。您可以将其用作示例。

于 2010-06-13T08:56:31.993 回答