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Java 基础知识之奇技淫巧の位运算符

Java 基础知识之奇技淫巧の位运算符

作者: Yellowtail | 来源:发表于2020-01-07 18:20 被阅读0次

    概述

    平时,个人在写代码的时候,对特定场景的玩法,积累了一些经验、心得,写出来,分享、交流一下

    除法

    除法 大家知道 计算机是怎么实现的不?

    我来简单介绍一下, 此部分内容参考自 cnblogs

    想了解除法, 需要先了解一下 乘法

    乘法

    我用自己的话,总结一下 乘法 就是:

    1. x*y ,分别转成二进制
    2. 把y 的二进制拆开, 从右往左遍历,把 x 依次左移n位 (n: 遍历的元素,所表示的2的n次幂)
    3. 对x左移的结果进行累加

    举例说明 5 * 3
    首先,转成二进制, 5=4+1 = 101, 3 = 2+1 = 011

    011 介绍一下,从右往左遍历
    1 , 这个位置是 2的0次幂, 表示左移 0位
    1 , 这个位置是 2的1次幂, 表示左移 1位
    0 , 这个位置是 2的2次幂, 表示左移 2位, 但是, 因为是0, 表示不参与操作

    好,开始算一下 5(101) * 3(011)
    3的最右边的1, 101 左移 0位, 结果为 101
    3的中间的1,101 左移1位,结果为 1010
    3的最左边的0, 不参与操作,结果为 0

    累加

        101
    +1010
    +      0
    = 1111 = 15
    

    除法

    除法,我用自己的话总结一下就是:

    1. x/y, 分别转成二进制
    2. 进行 小学时候学的长长除法

    画了一张图


    image.png

    花样

    在十进制的乘除法里面,我们最喜欢的就是 10的倍数了,因为直接加、减0就行,在二进制里面,也是类似

    对于乘法
    x* (10) = x*2 , 0 不参与操作, 所以整个过程下来,只有1 参与操作,也就是左移 1位, 结论: 乘以2 = 左移1位
    x* (100) = x*4 x 左移 2位, 结论: 乘以4 = 左移2位
    同理 乘以8 = 左移3位 乘以16 = 左移4位

    对于除法
    x / (10) = x/2 , 对于十进制,我们知道 除以10的时候,最后把小数点往前移一位,二进制同理,把“小数点(当然这里没有小数点)” 往前移一位,因为小数点不存在,所以我们也可以这样说,往右移一位, 多出来的就是余数(模), 剩下的就是 商;另外,对于计算机,x/y 我们得到的就是商(限定xy为int等非浮点数的值),所以当y=2的n次幂的时候,除法可以简化为`右移n位

    那么,我们在代理里写 特定场景的乘法、除法的时候,就可以通过 左移 右移 来得到结果, 还能提升一点点的性能
    比如

    //乘法
    int a = b *2;  
    //改为
    int a = b << 1;
    
    
    //除法
    int a = b /2;  
    //改为
    int a = b >> 1;
    

    可能大家觉得这个是在秀操作,华而不实,我举个例子,有个例子特别适合这个场景,那就是 字节大小单位转换
    当需要计算 x 字节 等于 多少 KB的时候,右移10位就行了

    if else

    有一个特殊场景,有些 花样

    我们先讲一下基础知识

    与运算:&
    两者都为1为1,否则为0
    1&1=1,  1&0=0,  0&1=0,  0&0=0
    
    或运算:|
    两者都为0为0,否则为1
    1|1 = 1,  1|0 = 1,  0|1 = 1, 0|0 = 0
    
    非运算:~
    1取0,0取1
    ~1 = 0, ~0 = 1
    ~(10001) = 01110
    
    异或运算:^
    两者相等为0,不等为1
    1^1=0, 1^0=1, 0^1=1, 0^0=0
    

    比如,有这么一个场景

    两个int值,a, b, 有且仅有一个大于5, 就返回true, 否则返回 false
    

    大家脑海中浮现的肯定是以下代码

    public static boolean check1(int a, int b) {
        if (a > 5 && b <= 5) {
            return true;
        }
        if (b > 5 && a <= 5) {
            return true;
        }
        return false;
    }
    

    有的同学可能想着简化代码,写出以下 负向优化代码

    public static boolean check2(int a, int b) {
        //负向优化,很难看懂
        if ( (a > 5 && b <= 5) || (b > 5 && a <= 5) ) {
            return true;
        }
        
        return false;
    }
    

    针对这个场景,我是这么写的

    public static boolean check3(int a, int b) {
        if (b > 5 ^ a > 5) {
            return true;
        }
        return false;
    }
    

    异或是 两者相等为0,不等为1
    如果 ab 都大于5, 那么两个子项都是1, 相等,结果为0
    如果 ab 都小于5, 那么两个子项都是0, 相等,结果为0
    那么剩下的场景就是,ab 一个大于5, 一个小于5, 两个子项结果不相等,结果为1

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