本文解答:JS如何按自定義格式拼接二進制串?如何解析二進制串?
什么是二進制串?
當你要存一些數(shù)據(jù)時,可以用自定義格式存下來,這樣最節(jié)約空間。
(資料圖)
例如,你想存這些數(shù)據(jù):
ID(范圍0-16)是否VIP(范圍0-1)星座(范圍0-11)年齡(范圍0-127)那么你可以規(guī)定這種自定義格式的二進制串:dddddddc cccbaaaa
其中d c b a都是代表0或1,我們用最后4位(aaaa)表示“ID”,用b表示“是否VIP”,用ccc表示“星座”,用dddd表示年齡。
本來你可能會用uint32的數(shù)組來存這些,占4*32=128位,但是現(xiàn)在,我們只用了16位,2個uint8就存下了。非常節(jié)約存儲空間。這就是一種自定義格式的二進制串。
注意:當今存儲確實不貴,但是如果你希望把信息存放到URL中,那么你的空間越小,URL就越短。這時候價值就非常大了。例如我之前開發(fā)象棋小游戲,把棋局信息(包括當前棋盤狀態(tài)、所有回合操作記錄)都存到了URL中,就能非常方便的保存、分享游戲?qū)?,方便大家?fù)盤。詳見文章《保存象棋棋盤信息,需要多少比特?我只用139-167位二進制》
在JS中,對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型是Uint8Array。
拼接自定義格式二進制串
function concatBits(current: number, offset: number, bits: number, bitsLength: number) { let newCurrent = current; let newOffset = offset; const newUint8: number[] = []; if (offset + bitsLength < 8) { newCurrent |= bits << (8 - bitsLength - offset); newOffset += bitsLength; } else if (offset + bitsLength === 8) { newUint8.push(current | bits); newCurrent = 0; newOffset = 0; } else { newCurrent |= bits >> (offset - 8 + bitsLength); newUint8.push(newCurrent); newCurrent = (bits << (16 - offset - bitsLength)) & 0xff; newOffset = offset - 8 + bitsLength; } return [newCurrent, newOffset, newUint8];}
當然這還是有個限制:bitsLength必須小于等于8。如果超過8,可能一個bits要覆蓋3個uint8,這種情況沒考慮在內(nèi)。
如果你需要拓展,歡迎繼續(xù)完善它!
解析自定義格式二進制串
function readBits(array: Uint8Array, bitsOffset: number, bitsLength: number) { const offset = bitsOffset % 8; const index = Math.floor(bitsOffset / 8); if ((offset + bitsLength > 8 && index + 1 >= array.length) || offset + bitsLength <= 8 && index >= array.length) { throw new Error("readBitsError"); } let number = offset + bitsLength <= 8 ? array[index] : (array[index] << 8) | array[index + 1]; const length = offset + bitsLength <= 8 ? 8 : 16; number >>= (length - bitsLength - offset); number &= ([0, 1, 3, 7, 15, 31, 63][bitsLength]); return [number, bitsOffset + bitsLength];}
decode難點
相比encode,decode其實是更難的事情。
因為encode時,你只需要無腦往一個字節(jié)串后面補充就好。而decode需要你非常清楚,每一位的作用,并理解他們的含義。你需要有高超的位運算技巧,才能輕易完成。
如何知道一共有多少項目
設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時,我們沒有把項目數(shù)作為一個變量,所以數(shù)組長度是未知的。
也就是說,我們必須不斷循環(huán),直到這個字節(jié)串沒有內(nèi)容了,我們就終止。
如何讀取制定長度bit位的內(nèi)容
我們封裝一個函數(shù)readBits
,用于讀取某個字節(jié)串,從第x位開始、長度為n的內(nèi)容。
因此,需要3個參數(shù):
字節(jié)串array
位偏移量bitsOffset
要讀取的長度bitsLength
返回值主要是對應(yīng)的內(nèi)容(可以用一個uint8來表示),此外,讀取后還需要更新一下調(diào)用者的位偏移量bitsOffset
,方便持續(xù)調(diào)用,所以我們順便把新的位偏移量bitsOffset
返回,作為返回值第二項。
解釋
在本文場景下,要讀取的長度bitsLength
不超過8,所以我們要關(guān)注的數(shù)據(jù)量,只會來自1個uint8或者某連續(xù)2個uint8。
計算index
就是為了判斷第一個關(guān)鍵的uint8的位置。
計算offset
,知道應(yīng)該從index
的第幾位開始算數(shù)。
然后通過比較offset + bitsLength
和8
的大小,就知道我們需要關(guān)注1個uint8即可、還是需要關(guān)注連續(xù)2個uint8。
我們把需要關(guān)注的uint8賦值給number
,用length
表示我們關(guān)注8位還是16位。
例如number二進制是10110000
,我們需要取從2開始的長度為2的內(nèi)容(即11
)。該怎么做呢?
只需要把它右移4位(用于刪除不需要的后綴),再跟二進制11
做個與操作(用于刪除不需要的前綴),即可。
因此代碼會這樣寫:number >>= (length - bitsLength - offset);
number &= ([0, 1, 3, 7, 15, 31, 63][bitsLength]);
。
其中0 1 3 7 15 31 63,對應(yīng)二進制分別是0 1 11 111 1111 11111 111111。都是為了刪除前綴。
這里因為我需要的bitsLength有限,所以我用這種方式偷懶了。如果你要做的更通用,可能要這樣寫:2 ** bitsLength - 1
,目的是獲取位長度為bitsLength的全是1的數(shù)字,用于刪除number不需要的前綴。
readBits
開發(fā)完畢,以后可以這樣調(diào)用:
let current;let bitsOffset = 0;[current, bitsOffset] = readBits(array, bitsOffset, 4);
這會讀取字節(jié)串a(chǎn)rray的從第0位開始、長度為4個bit位的內(nèi)容,賦值給current變量。
寫在最后
我是HullQin,公眾號線下聚會游戲的作者(歡迎關(guān)注我,交個朋友)。轉(zhuǎn)發(fā)本文前需獲得作者HullQin授權(quán)。我獨立開發(fā)了《聯(lián)機桌游合集》,是個網(wǎng)頁,可以很方便的跟朋友聯(lián)機玩UNO、飛行棋、斗地主、五子棋、一夜狼、狼人殺、象棋、德國心臟病、達芬奇密碼等游戲,不收費無廣告。還開發(fā)了《Dice Crush》參加Game Jam 2022。喜歡可以關(guān)注我噢~我有空了會分享做游戲的相關(guān)技術(shù),會在這個專欄里分享:《教你做小游戲》。