¿Qué es una matriz booleana?

Una matriz booleana en la programación de computadoras es una secuencia de valores que solo puede contener los valores de verdadero o falso. Por definición, un booleano solo puede ser verdadero o falso y no puede contener ningún otro valor intermedio. Una matriz es una secuencia de tipos de datos que ocupan posiciones numéricas en un espacio de memoria lineal. Si bien la implementación real de una matriz booleana a menudo se deja al compilador o a las bibliotecas de lenguaje de computadora, se realiza de manera más eficiente mediante el uso de bits en lugar de bytes completos o palabras. Hay varios usos para una matriz booleana, incluido el seguimiento de los indicadores de propiedad y la configuración de alineación para las interfaces físicas de hardware.

La idea de una matriz booleana proviene de métodos originales que se utilizaron para almacenar información en computadoras donde había muy poca memoria disponible. La primera implementación de una matriz booleana tomó la forma de una matriz de bits. Esto utilizaba tipos de datos más grandes, como bytes o enteros largos, para mantener la información estableciendo los bits del tipo de datos en verdadero o falso. De esta manera, un solo byte que tiene ocho bits de largo podría contener ocho valores verdaderos o falsos diferentes, ahorrando espacio y permitiendo operaciones eficientes a nivel de bits.

A medida que aumentó el tamaño de la memoria de la computadora, disminuyó la necesidad de usar matrices de bits. Si bien el uso de bits ofrece la posibilidad de desplazamiento de bits y el uso de operadores lógicos que permiten un procesamiento increíblemente rápido, también requiere un código personalizado para manejar este tipo de operaciones. Usar una estructura de matriz estándar para mantener una secuencia de bytes es una solución más simple, pero requiere mucha más memoria durante la ejecución del programa. Esto se puede ver al crear una matriz de 32 valores booleanos. Con una matriz de bits, los datos solo ocuparán cuatro bytes de memoria, pero una matriz de tipo booleano puede ocupar entre 32 y 128 bytes, dependiendo de la implementación del sistema.

Algunos lenguajes de programación de computadoras realmente implementan una matriz de bits cuando se usa un tipo de matriz booleana, aunque esto no es común. Una matriz booleana tiene la ventaja de ser muy fácil de leer cuando se visualiza el código fuente. Las comparaciones y asignaciones se presentan claramente, mientras que con una matriz de bits se deben usar los operadores lógicos "y", "o" y "no", lo que puede crear un código confuso.

A pesar de la facilidad de uso, una característica que no se puede usar con una matriz booleana es una máscara de bits. Una máscara de bits es un byte único o un tipo de datos más grande que contiene una secuencia de valores verdaderos y falsos relacionados con múltiples condiciones. En una sola operación, se pueden verificar múltiples bits para ver sus estados verdadero o falso, todo a la vez. Con una matriz de valores booleanos basada en enteros, la misma operación debería realizarse con un bucle.