如何翻转Erlang位串中的单个特定位？

看起来你已经为位串操作写了不错的基础模块啦！要实现翻转单个特定位的功能其实很简单——核心就是把目标位的0和1互相取反。我来帮你完善这个模块：

首先先确认一下你现有的bitutils模块代码：

-module (bitutils).
-export ([get_bits/1, get_bit/2, set_bit/2]).

get_bits(B) -> 
    << <<X>> || <<X:1>> <= B >>.

get_bit(Bin, N) -> 
    << _:N/bitstring, Bit:1, _/bitstring >> = Bin, 
    Bit.

set_bit(Bin, N) -> 
    << A:N, _:1, B/bitstring >> = Bin, 
    << A:N, 1:1, B >>.

还有你提供的REPL测试示例：

Eshell V9.3 (按^G终止)
1> c(bitutils).
{ok,bitutils}
2> B = <<0:3>>.
<<0:3>>

实现flip_bit/2函数 #

翻转位的逻辑很直接：先定位到目标位，取反它的值，再重新构造位串。这里有几种实现思路：

1. 基于你现有函数的基础实现

可以复用你已经写好的get_bit/2来获取当前位的值，取反后再构造新的位串：

flip_bit(Bin, N) ->
    CurrentBit = get_bit(Bin, N),
    NewBit = 1 - CurrentBit, % 0变1，1变0
    << Pre:N/bitstring, _:1, Post/bitstring >> = Bin,
    << Pre/bitstring, NewBit:1, Post/bitstring >>.

2. 更高效的直接模式匹配实现

不用调用额外函数，直接通过模式匹配定位目标位并取反：

flip_bit(Bin, N) ->
    << Pre:N/bitstring, Bit:1, Post/bitstring >> = Bin,
    << Pre/bitstring, (1 - Bit):1, Post/bitstring >>.

3. 增加边界检查的健壮版

上面的实现如果传入无效的索引（比如超出位串长度）会抛出模糊的模式匹配异常，我们可以添加守卫子句来做参数校验，抛出更明确的错误：

flip_bit(Bin, N) when is_bitstring(Bin), N >= 0, N < bit_size(Bin) ->
    << Pre:N/bitstring, Bit:1, Post/bitstring >> = Bin,
    << Pre/bitstring, (1 - Bit):1, Post/bitstring >>;
flip_bit(_Bin, N) ->
    error({invalid_bit_index, N}).

更新完整模块 #

把flip_bit/2添加到导出列表里，最终的模块代码如下：

-module (bitutils).
-export ([get_bits/1, get_bit/2, set_bit/2, flip_bit/2]).

get_bits(B) -> 
    << <<X>> || <<X:1>> <= B >>.

get_bit(Bin, N) when N >= 0, N < bit_size(Bin) ->
    << _:N/bitstring, Bit:1, _/bitstring >> = Bin, 
    Bit;
get_bit(_Bin, N) ->
    error({invalid_bit_index, N}).

set_bit(Bin, N) when N >= 0, N < bit_size(Bin) ->
    << Pre:N/bitstring, _:1, Post/bitstring >> = Bin, 
    << Pre/bitstring, 1:1, Post/bitstring >>;
set_bit(_Bin, N) ->
    error({invalid_bit_index, N}).

flip_bit(Bin, N) when is_bitstring(Bin), N >= 0, N < bit_size(Bin) ->
    << Pre:N/bitstring, Bit:1, Post/bitstring >> = Bin,
    << Pre/bitstring, (1 - Bit):1, Post/bitstring >>;
flip_bit(_Bin, N) ->
    error({invalid_bit_index, N}).

测试示例 #

在REPL里测试一下翻转功能：

3> B1 = <<1:3>>. % 位串是 111
<<1:3>>
4> bitutils:flip_bit(B1, 0). % 翻转第0位，变成110
<<6:3>>
5> B2 = <<0:1,1:1,0:1>>. % 位串是010
<<2:3>>
6> bitutils:flip_bit(B2, 1). % 翻转第1位，变成000
<<0:3>>
7> bitutils:flip_bit(B2, 3). % 传入无效索引，抛出明确错误
** exception error: {invalid_bit_index,3}
     in function  bitutils:flip_bit/2 (bitutils.erl, line 18)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者leifericf