O que é uma matriz booleana?

Uma matriz booleana na programação de computadores é uma sequência de valores que só podem conter os valores de verdadeiro ou falso. Por definição, um booleano pode ser verdadeiro ou falso e não pode conter nenhum outro valor intermediário. Uma matriz é uma sequência de tipos de dados que ocupam posições numéricas em um espaço de memória linear. Embora a implementação real de uma matriz booleana seja frequentemente deixada para as bibliotecas do compilador ou da linguagem de computador, ela é feita com mais eficiência usando bits em vez de bytes ou palavras completos. Existem vários usos para uma matriz booleana, incluindo o controle de sinalizadores de propriedades e o alinhamento de configurações para interfaces físicas de hardware.

A idéia de uma matriz booleana deriva de métodos originais que foram usados ​​para armazenar informações em computadores onde havia muito pouca memória disponível. A primeira implementação de uma matriz booleana assumiu a forma de uma matriz de bits. Isso usava tipos de dados maiores, como bytes ou inteiros longos, para armazenar informações, configurando os bits do tipo de dados como verdadeiro ou falso. Dessa forma, um único byte de oito bits de comprimento pode conter oito valores verdadeiros ou falsos diferentes, economizando espaço e permitindo operações bit a bit eficientes.

À medida que o tamanho da memória do computador aumentava, a necessidade de usar matrizes de bits diminuía. Embora o uso de bits ofereça a possibilidade de troca de bits e o uso de operadores lógicos que permitem um processamento incrivelmente rápido, também requer código personalizado para lidar com esses tipos de operações. Usar uma estrutura de matriz padrão para armazenar uma sequência de bytes é uma solução mais simples, mas é preciso muito mais memória durante a execução do programa. Isso pode ser visto ao criar uma matriz de 32 valores booleanos. Com uma matriz de bits, os dados ocupam apenas quatro bytes de memória, mas uma matriz do tipo booleano pode ocupar de 32 a 128 bytes, dependendo da implementação do sistema.

Algumas linguagens de programação de computadores realmente implementam uma matriz de bits quando um tipo de matriz booleana é usado, embora isso não seja comum. Uma matriz booleana tem a vantagem de ser muito fácil de ler ao visualizar o código-fonte. As comparações e atribuições são apresentadas claramente, enquanto que com uma matriz de bits os operadores lógicos "e", "ou" e "not" devem ser usados, potencialmente criando código confuso.

Apesar da facilidade de uso, um recurso que não pode ser usado com uma matriz booleana é uma máscara de bit. Uma máscara de bits é um tipo de dados de byte único ou maior que contém uma sequência de valores verdadeiros e falsos relacionados a várias condições. Em uma única operação, vários bits podem ser verificados quanto a seus estados verdadeiros ou falsos, todos de uma vez. Com uma matriz inteira de valores booleanos, a mesma operação precisaria ser executada com um loop.