采用bit位实现数据库记录一对多常量值的存储

骑猪看日落 2023-06-08 02:37 9阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  问题
     *  通常方案
     *  bit位方案
     *   *   *  和bit位的关系
             *  判断bit位
             *  拆解数值对应常量列表
             *  找出某数值在特定位中出现的组合数值
     *  总结

## 问题 ##

假定有个业务需求：总共有3个功能可以被商户开通，分别为功能A、B、C。一个商户可以开通任意功能，也就是1对多的关系。  
后面所有内容都围绕此问题展开进行。

## 通常方案 ##

方式一：  
通常的做法是我们需要设计商户与功能的关联表，假定商户编号为1001的商户开通了A、B、C三个功能，结构如下：

方式二：  
或者直接将功能集设计为商户表中的一个字段并用分隔符分隔，如下：

方式一的好处是可以方便的查询到功能1对应的商户有哪些。坏处是随着业务拓展，记录会很多。  
方式二的好处是可以更加直接的通过商户ID找到开通了哪些功能，并且一个商户只会对应一条记录，但是如果需要查询某个功能对应了哪些商户的话，需要对功能字段进行like。

## bit位方案 ##

bit位方案类似linux的目录文件的权限分配方式。  
linux改变文件权限命令：`chmod 777 file`  
三个7分别对应文件拥有者、群组、其他。r=4，w=2，x=1。

*  若要rwx属性则4+2+1=7
 *  若要rw-属性则4+2=6
 *  若要r-x属性则4+1=5

假定如上功能A=1、B=2、C=4，那么商户表格对应设计如下:

从数据来看，1001开通了A功能，1002开通了B功能，1003开通了AB功能，1004开通了ABC功能。  
![在这里插入图片描述][20191017003926466.png]  
从数据记录维度来看和前面的方式二很像。一个商户一条记录，只是记录的是一个数字，这个数字代表一个功能或者多个功能。  
如果我们只有3个功能那么值的范围为1-7,如果4个功能那么范围为1-15。  
假定功能数量为n，那么最大范围值公式为`2^n-1`。  
那么当需要确定商户是否开通了某个功能如何做呢？当需要查询开通了某个功能的商户有哪些又该如何查询呢？

#### 和bit位的关系 ####

我们将1、2、4分别使用3位比特位二进制表示如下：  
![在这里插入图片描述][2019101700411333.png]  
3位从右往左，每一位代表一个功能，分别为功能A、功能B、功能C。只要为1，代表开通了对应功能，0则是未开通。  
如下图：  
![在这里插入图片描述][2019101701024578.png]

#### 判断bit位 ####

如果我们需要校验是否开通了某个功能，那么我们只需要校验该功能对于的位置是否为1就可以了。  
我们可以采用and(&)逻辑运算对指定位进行校验。  
**公式：假定“校验功能数值对应的位下标”=y，“商户的功能数值”=z，结果=x。那么公式为1<<y&z=x，x大于0表明开通了该功能，否则未开通。**  
如假定商户1003对于的功能数值为3，判断是否开通了B功能，B功能对于下标为1，那么我们使用公式1<<1&3=2，2>0则表明1003的商户开通了B功能。  
![在这里插入图片描述][20191017011743800.png]  
判断商户1003是否开通了C功能。C功能数值为4对应下标为2，同样使用公式1<<2&3=0，所以商户1003没有开通C功能。  
![在这里插入图片描述][20191017013113525.png]

#### 拆解数值对应常量列表 ####

![在这里插入图片描述][20191017003926466.png]  
可以看到，3对应1+2，5对应1+4，7对应1+2+4。  
对应二进制如下图：  
![在这里插入图片描述][20191017222831553.png]  
**我们只需要从右往左，将每一个为1的位取出\*10^下标组成之后就是分解之后的数列了。**  
举个例子，将数值7分解：  
![在这里插入图片描述][20191017224618507.png]  
7按照上面方式分解就能得到4,2,1的数列了。  
通过上面的分解方式，我就能得到某个商户的功能数值对应开通了哪些功能了。

**如果需要查询开通了A功能又同时开通了B功能的商户列表怎么做呢，sql查询只需要查功能数值=A+B就可以了，也就是查询功能数值=3的商户列表。**

#### 找出某数值在特定位中出现的组合数值 ####

当我们需要列出某个数值在特定位数的二进制中出现的组合情况时，怎么做？  
![在这里插入图片描述][2019101723085383.png]  
当2比特位时，1有1、3两种情况，2有2、3两种情况。  
当3比特位时，1有1、3、5、7四种情况，2有2、3、6、7四种情况，4有4、5、6、7四种情况。  
这种问题需要用到**排列组合**了，推荐看这篇文章了解[https://www.jianshu.com/p/9c139c9ea374][https_www.jianshu.com_p_9c139c9ea374]

**假定比特位长度为n,求某数值对应可能情况数量x，公式为x=2^(n-1)**

## 总结 ##

**优点：**

*  bit位方式可以很好的解决一对多的关系，可以减少关联表，减少数据存储成本。

**缺点：**

*  但是如果对应的值数量在很多的情况下，意味着取值范围也非常大。
 *  仅支持常量值不变场景下的应用，比如，开始有A、B、C三个常量，后续业务扩展或者变动，需要把B这个常量删除，那么这种场景就没有办法玩了。
 *  需要找出某个数值对应的所有组合情况，需要用到程序写出递归算法得出，成本稍高。

[20191017003926466.png]: /images/20230601/50c906ee70094dba831677fcd22f3ce9.png
[2019101700411333.png]: /images/20230601/4da369908b0844528cae1b05ede348bc.png
[2019101701024578.png]: /images/20230601/6a2f67f779f3453a866128e19f6be3de.png
[20191017011743800.png]: /images/20230601/c34064825e134f188b57e27813d828ae.png
[20191017013113525.png]: /images/20230601/3d3d0334a3a24307aea9e7dd71595e66.png
[20191017222831553.png]: /images/20230601/c4945688789d4b26807577f55a863bc6.png
[20191017224618507.png]: /images/20230601/d53063fa80314ee98462a41b77602f38.png
[2019101723085383.png]: /images/20230601/2a9f632899bc4e56b20cfef45542a5ee.png
[https_www.jianshu.com_p_9c139c9ea374]: https://www.jianshu.com/p/9c139c9ea374