(二)位運算


1、位運算符

用來操作二進制位。

與 | 或 | 異或| 取反 | 左移| 右移 | 無符號右移
----|------|----
& ||| ^ |~ | <<| >> |>>>


以下出現的二進制中的1,0分別代表TRUE(真)和FALSE(假),便于總結。

2、按位與運算:都真則真,一假則假

例:計算6&4,結果為4。
  首先分別寫出十進制數6,4的二進制數;其次按照十進制加法的形式從上到下對應位數去看,最左側都為0,中間是1和0,所得結果為0,0代表FALSE(假),因此只要有一個為0,結果就是0,即一假則假;最右側都為1,1代表TRUE(真),因此只有全為1,結果才為1,即都真則真。

其后的按位或等其他運算就不詳細展開敘述,原理相通,只寫出總結。

按位與的特殊用法

1. 清零。
如果要使一個二進制數的全部二進制位等于0,只要同一個各位都為0的二進制數相與即可。
2. 求任意二進制數的指定位。
例:設x=1010 1110,要求x的 低四位,結果為0000 1110。
方法如下:設另一個二進制數y,y對應x要求的數位為1,其余位為0,可得y=0000 1111,之后用x&y,可得結果0000 1110。


3、按位或運算:一真則真,都假則假

例:計算7|3,結果為7。

按位或的特殊用法

對任意二進制數的指定位置1。
例:設x=1010 0000,要求將x的 低四位置1,結果為1010 1111。
方法如下:設另一個二進制數y,y對應x要求的數位為1,其余位為0,可得y=0000 1111,之后用x|y,可得結果1010 1111。


4、按位異或運算:不同為真,相同為假

例:計算7^3,結果為3。

按位異或的特殊用法

1. 用于加密。
一個數,異或同一個數兩次,結果是這個數本身,可用于加密。
例:744=7。
2. 與0異或,保留原值。
例:7^0=7。
3. 交換變量值。
利用一個數異或本身等于0以及異或運算符合交換律的原理實現。
例:交換a,b兩個變量的值。

  int a = 7;
  int b = 3;
  a=a^b;//此時a=4
  b=a^b;//此時b=7
  a=a^b;//此時a=3,已完成交換

4. 使任意二進制數的指定位翻轉。
例:設x=1010 1110,要使x的 低四位翻轉,結果為1010 0001。
方法如下:設另一個二進制數y,y對應x要求的數位為1,其余位為0,可得y=0000 1111,之后用x^y,可得結果1010 0001。


5、按位取反運算

例:計算~7,結果為-8。
參考進制轉換,簡單理解:

原碼+補碼=0;//原碼與補碼互為相反數,7的補碼為-7
反碼=補碼-1;//補碼為反碼加一所得,-7-1=-8

6、左移運算

例:計算6向左移動2位,結果為24。
方法如下:6<<2相當于6x22;左移擴大,移動幾位,就讓要計算的數乘以2的幾次冪。

左移運算的特殊用法

最有效率。
例:使用最有效率的方法計算2乘以8,結果為2<<3。
方法如下:二進制方法最有效率,因此2x8可看做2x23,即2左移3位。


7、右移運算

例:計算6向右移動2位,結果為1。
方法如下:6>>2相當于6/22;右移縮小,移動幾位,就讓要計算的數除以2的幾次冪。

右移運算的特殊用法

最有效率。


8、無符號右移運算

例:計算-6>>>2,結果是1073741822。
方法如下:首先寫出-6的二進制形式,并向右移動2位,缺失的2位用0補充,整理后按照進制轉換中二進制數轉十進制數的方法,進行計算。

1.無符號右移與有符號右移的區別

例:計算-6>>2,結果是-2。


有符號右移:高位原本是1就補1,原本是0就補0;
無符號右移:高位只補0。

2.無符號右移運算練習

例:將一個十進制數轉為十六進制數,使用位運算符計算。
方法如下:

 int num = 60;//計算60的十六進制
 int a = num&15;
/*
因為十六進制的一位對應二進制的四位
所以先求十六進制的第一個4位對應值
十六進制中最大的基數為15
因此,&15之后求出結果
*/
 int b = num>>>4;//無符號右移4位,求出十六進制的第二個4位對應值
 System.out.print(b);
 if(a>9){
 System.out.println((char)(a-10+'a'));
 }
/*
十六進制中9以后的數以字母表示
字母‘a’的Unicode編碼為97
得到十六進制的第一個4位對應值減去10的差,加上'a'代表的97,得出對應字母的編碼值
再轉換為Char類型的字母
*/

關于位運算的實際應用,可以參考位運算威力


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