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一个不让用加号的需求而引发的Java位运算详解

一个不让用加号的需求而引发的Java位运算详解

作者: 天下无敌强 | 来源:发表于2018-03-06 11:23 被阅读30次

    起因

    • 刷题碰到的问题,给定两个int类型的整数,然后不使用+计算两个数的和
    • 不使用加号,就只能使用位运算符了,所以趁着机会彻底搂清楚位运算符的用法了

    基础的代码实现##

    /**
     * @param a: An integer
     * @param b: An integer
     * @return: The sum of a and b
     */
    public static int aplusb(int a, int b) {
       if(b == 0 )
           return a;
       int sum = a^b;
       int carry = (a&b)<<1;
       return aplusb(sum,carry);
    }
    

    十进制转二进制

    原理

    • 给定的数循环除以2,直到商为0或者1为止。将每一步除的结果的余数记录下来,然后反过来就得到相应的二进制了
    • 比如8转二进制,第一次除以2等于4(余数0),第二次除以2等于2(余数0),第三次除以2等于1(余数0),最后余数1,得到的余数依次是0 0 0 1
    • 反过来就是1000,计算机内部表示数的字节长度是固定的,比如8位,16位,32位
    • 所以在高位补齐,java中字节码是8位的,所以高位补齐就是00001000
    • 写法为(8)10=(00001000)2

    代码实现

     public class mapHashCodeTest {
         public static void main(String[] args) {
         String str = toBinary(8);
         System.out.println(str);
     }
     
     static String toBinary(int num) {
        String str = "";
        while (num != 0) {
         str = num % 2 + str;
         num = num / 2;
            }
        return str;
        }
     }
    

    二进制转十进制

    原理

    • 比如8的二进制表示位00001000,去掉补齐的高位就是1000
    • 此时从个位开始计算2的幂(个位是0,依次往后推)乘以对应位数上的数,然后得到的值想加
    • 于是有了,(2的0次幂)0+(2的1次幂)0+(2的2次幂)0+(2的3次幂)1 = 8
    • 代码实现,直接调用Integer.parseInt("",2);
    • System.out.println(Integer.parseInt("1000",2));
    • 运行结果:8

    位<<异或>>运算(^)

    运算规则

    • 两个数转为二进制,然后从高位开始比较
    • 如果相同则为0,不相同则为1
    • 比如:8^11.
    • 8转为二进制是1000,11转为二进制是1011.从高位开始比较得到的是:0011.然后二进制转为十进制,就是Integer.parseInt("0011",2)=3;

    位<<与>>运算符(&)

    运算规则

    • 两个数都转为二进制,然后从高位开始比较
    • 如果两个数都为1则为1,否则为0

    例子

    • 比如:129&128.
    • 129转换成二进制就是10000001,128转换成二进制就是10000000。从高位开始比较得到,得到10000000,即128.

    位<<或>>运算符(|)

    运算规则

    • 两个数都转为二进制,然后从高位开始比较
    • 两个数只要有一个为1则为1,否则就为0

    例子

    • 比如:129|128.
    • 129转换成二进制就是10000001,128转换成二进制就是10000000。从高位开始比较得到,得到10000001,即129.

    位<<非>>运算符(~)

    运算规则

    • 如果位为0,结果是1,如果位为1,结果是0.
    • 比如:~7,对7的二进制进行取反
    • 7转为二进制是111
    • 原码为:00000000 00000000 00000000 00000111
    • 反码为:11111111 11111111 11111111 11111000
    • 所以~7的结果为-8

    Java中负数的表示##

    • ~7补码反码加一即为(-8+1)为:11111111 11111111 11111111 11111001
    • -7在计算机内部就表示为7的补码
    • 通过-7的二进制码计算7的二进制表示
    • 减一为:11111111 11111111 11111111 11111000
    • 取反为:00000000 00000000 00000000 00000111

    参考资料

    http://www.ruanyifeng.com/blog/2009/08/twos_complement.html

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