(二)位运算

作者: 黒猫 | 来源:发表于2017-02-21 13:57 被阅读142次

1、位运算符

用来操作二进制位。

与 | 或 | 异或| 取反 | 左移| 右移 | 无符号右移
----|------|----
& ||| ^ |~ | <<| >> |>>>


以下出现的二进制中的1,0分别代表TRUE(真)和FALSE(假),便于总结。

2、按位与运算:都真则真,一假则假

例:计算6&4,结果为4。
  首先分别写出十进制数6,4的二进制数;其次按照十进制加法的形式从上到下对应位数去看,最左侧都为0,中间是1和0,所得结果为0,0代表FALSE(假),因此只要有一个为0,结果就是0,即一假则假;最右侧都为1,1代表TRUE(真),因此只有全为1,结果才为1,即都真则真。

其后的按位或等其他运算就不详细展开叙述,原理相通,只写出总结。

按位与的特殊用法

1. 清零。
如果要使一个二进制数的全部二进制位等于0,只要同一个各位都为0的二进制数相与即可。
2. 求任意二进制数的指定位。
例:设x=1010 1110,要求x的 低四位,结果为0000 1110。
方法如下:设另一个二进制数y,y对应x要求的数位为1,其余位为0,可得y=0000 1111,之后用x&y,可得结果0000 1110。


3、按位或运算:一真则真,都假则假

例:计算7|3,结果为7。

按位或的特殊用法

对任意二进制数的指定位置1。
例:设x=1010 0000,要求将x的 低四位置1,结果为1010 1111。
方法如下:设另一个二进制数y,y对应x要求的数位为1,其余位为0,可得y=0000 1111,之后用x|y,可得结果1010 1111。


4、按位异或运算:不同为真,相同为假

例:计算7^3,结果为3。

按位异或的特殊用法

1. 用于加密。
一个数,异或同一个数两次,结果是这个数本身,可用于加密。
例:744=7。
2. 与0异或,保留原值。
例:7^0=7。
3. 交换变量值。
利用一个数异或本身等于0以及异或运算符合交换律的原理实现。
例:交换a,b两个变量的值。

  int a = 7;
  int b = 3;
  a=a^b;//此时a=4
  b=a^b;//此时b=7
  a=a^b;//此时a=3,已完成交换

4. 使任意二进制数的指定位翻转。
例:设x=1010 1110,要使x的 低四位翻转,结果为1010 0001。
方法如下:设另一个二进制数y,y对应x要求的数位为1,其余位为0,可得y=0000 1111,之后用x^y,可得结果1010 0001。


5、按位取反运算

例:计算~7,结果为-8。
参考进制转换,简单理解:

原码+补码=0;//原码与补码互为相反数,7的补码为-7
反码=补码-1;//补码为反码加一所得,-7-1=-8

6、左移运算

例:计算6向左移动2位,结果为24。
方法如下:6<<2相当于6x2²;左移扩大,移动几位,就让要计算的数乘以2的几次幂。

左移运算的特殊用法

最有效率。
例:使用最有效率的方法计算2乘以8,结果为2<<3。
方法如下:二进制方法最有效率,因此2x8可看做2x2³,即2左移3位。


7、右移运算

例:计算6向右移动2位,结果为1。
方法如下:6>>2相当于6/2²;右移缩小,移动几位,就让要计算的数除以2的几次幂。

右移运算的特殊用法

最有效率。


8、无符号右移运算

例:计算-6>>>2,结果是1073741822。
方法如下:首先写出-6的二进制形式,并向右移动2位,缺失的2位用0补充,整理后按照进制转换中二进制数转十进制数的方法,进行计算。

1.无符号右移与有符号右移的区别

例:计算-6>>2,结果是-2。


有符号右移:高位原本是1就补1,原本是0就补0;
无符号右移:高位只补0。

2.无符号右移运算练习

例:将一个十进制数转为十六进制数,使用位运算符计算。
方法如下:

 int num = 60;//计算60的十六进制
 int a = num&15;
/*
因为十六进制的一位对应二进制的四位
所以先求十六进制的第一个4位对应值
十六进制中最大的基数为15
因此,&15之后求出结果
*/
 int b = num>>>4;//无符号右移4位,求出十六进制的第二个4位对应值
 System.out.print(b);
 if(a>9){
 System.out.println((char)(a-10+'a'));
 }
/*
十六进制中9以后的数以字母表示
字母‘a’的Unicode编码为97
得到十六进制的第一个4位对应值减去10的差,加上'a'代表的97,得出对应字母的编码值
再转换为Char类型的字母
*/

关于位运算的实际应用,可以参考位运算威力


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