java基本位操作

发表于: java/j2ee | 作者: darkmi | 日期: 2014/03/27 08:00
标签: 位运算
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~ 按位非(NOT)

& 按位与(AND)

| 按位或(OR)

^ 按位异或(XOR)

>> 右移

>>> 无符号右移

<< 左移

前面几个都非常简单,主要是移位操作比较容易出错.

首先要搞清楚参与运算的数的位数,如int的是32位。long的是64位。

如int i = 1;

i的二进制原码表示为:

00000000000000000000000000000001

long l = 1;

l的二进制原码表示为:

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001

二、

正数没有反码、补码,也可以说正数的反码、补码跟原码一样。

负数的反码为原码逐位取反,

如int i = -1;

10000000000000000000000000000001,最高位是符号位。正数为0,负数为1。

逐位取反后:

01111111111111111111111111111110即反码。

反码加1:

01111111111111111111111111111111即补码。

负数都是用补码参与运算的。得到的也是补码,需要减1取反获得原码。

三、常用的位运算符–0在位运算中是比较特殊的。

& 与。 全1为1, 有0为0;任何数与0异或都等于0。

| 或。 有1为1, 全0为0。任何数与0或都等于原值。

^ 异或。 相同为0,相异为1; 任何数与0异或都等于原值。

~ 非。 逐位取反。

<<左移。 补0。

>> 右移。 符号位是0补0,是1补1。

>>>无符号右移。补0。

四、负数参与的运算,得到的是补码,需要将补码先减1,然后逐位取反,得到原码。即为运算结果。

0例外,如果得到的是0,则不需减1和取反。

另外,两个正数运算后得到的就是原码,不需减1和取反。

举例:

1^-1,

-1

10000000000000000000000000000001–原码

01111111111111111111111111111110–反码

01111111111111111111111111111111–补码

1

00000000000000000000000000000001–原码

则1^-1等于

01111111111111111111111111111111^

00000000000000000000000000000001=

01111111111111111111111111111110–补码

01111111111111111111111111111101–反码

10000000000000000000000000000010–原码==-2

即1^-1=-2

举例:

1^-2

-2

10000000000000000000000000000010–原码

01111111111111111111111111111101–反码

01111111111111111111111111111110–补码

1

00000000000000000000000000000001–原码

则1^-2等于

01111111111111111111111111111110^

00000000000000000000000000000001=

01111111111111111111111111111111–补码

01111111111111111111111111111110–反码

10000000000000000000000000000001–原码==-1

1.<<

逻辑左移,右边补0,符号位和其他位一样.

正数:

x<<1一般相当于2x,但是可能溢出.

溢出范围: 2^30~(2^31-1) 二进制表示 010000…000到01111….1111,移位后最高为变为1了,变成负数了.

负数:

1111111111111111111111111111111 this is 2^31

1000000000000000000000000000000 this is 2^30

x<<1一般也相当于2x,也有可能溢出.所以, x*32可以写成x<<5

溢出范围: -2^31~-(2^30+1)二进制表示10000…000到101111…1111,移位后最高为变成0了,变成正数了.

2.>>

算术右移,和上面的不对应,为正数时左边补0,为负数时左边补1。

x>>1,相当于x/2,余数被舍弃,因为这个是缩小,所以不会溢出.

不过有一点要注意: -1右移多少位都是-1.

另外舍弃的余数是正的, 3>>1=1 舍弃的余数是1.

-3>>1=-2 舍弃的余数也是1,而不是-1.

对于正数 x>>1和x/2相等

对于负数 x>>1和x/2不一定相等.

3.>>>

逻辑右移,这个才是和<<对应的

这个把符号位一起移动,左边补0

对于正数,>>>和>>是一样的

对于负数,右移之后就变成正数了。

可以使用Integer.toBinaryString(int i)来看01比特,更加直观。

考虑下面的代码:

for (val = 0; val < 100000; val +=5) {
alterX = val * 8;
myResult = val * 2;
}

用移位操作替代乘法操作可以极大地提高性能。下面是修改后的代码:

for (val = 0; val < 100000; val += 5) {
alterX = val << 3;
myResult = val << 1;
}

修改后的代码不再做乘以8的操作,而是改用等价的左移3位操作,每左移1位相于乘以2。相应地,右移1位操作相当于除以2。值得一提的是,虽然移位操作速度快,但可能使代码比较难于理解,所以最好加上一些注释。

无符号右移位操作符“>>>”在将bit串右移位时,从bit串的最左边填充0,这和带符号右移位操作符“>>”不同。“>>”在将bit串右移位时,从bit串的最左边填充原来最左边的位。也就是说,bit串原来最左边的位是符号位,如果为1,则在带符号右移时最左边始终填充1;如果为0,则在带符号右移时最左边始终填充0。

[来源:http://blog.sina.com.cn/s/blog_4df91b180100uim5.html]

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