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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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