(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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