文章目录
- 3位运算
- 3.1原码、反码和补码
- 3.2按位非操作~
- 3.3按位与操作&
- 3.4按位或操作|
- 3.5按位异或操作^
- 3.6按位左移操作<<
- 3.7按位右移操作>>
- 3.8利用位运算实现快速计算
- 3.9利用位运算实现整数集合
3位运算
3.1原码、反码和补码
• 二进制有三种不同的表现形式:原码、反码和补码,计算机内部使用补码来表示。
‣ 原码:就是二进制表示(有一位符号位,正负)。
‣ 反码:正数的反码就是原码,负数的反码就是符号位不变,其余位取反。
‣ 补码:正数的补码就是原码,负数的补码是反码+1(二进制加一,不是个数加一)
‣ 符号位:最高位为符号位,0正1负。位运算中符号位也参与运算。
3.2按位非操作~
• ~把二进制的补码中的0和1全部取反(0变1,1变0)有符号整数的符号位在~运算中同样取反。
3.3按位与操作&
• 只有两个对应位都为1时才为1。
3.4按位或操作|
• 两个对应位有一个为1时就为1。
3.5按位异或操作^
• 只有两个对应位不同时才为1。
• 满足交换律和结合律。
3.6按位左移操作<<
• num<
3.7按位右移操作>>
• num>>I将num的二进制向右移动I位所得的值。
3.8利用位运算实现快速计算
• 通过 <<,>> 快速计算2的倍数问题。
‣ n << 1 -> 计算 n*2
‣ n >> 1 -> 计算 n/2,负奇数的运算不可用
‣ n << m -> 计算 n*(2^m),即乘以 2 的 m 次方
‣ n >> m -> 计算 n/(2^m),即除以 2 的 m 次方
‣ 1 << n -> 2^n
• 通过 ^ 快速交换两个整数。 通过 ^ 快速交换两个整数
‣ a ^= b
‣ b ^= a
‣ a ^= b
• 通过 a & (-a) 快速获取a的最后为 1 位置的整数
‣ 00 00 01 01 -> 5
‣ &
‣ 11 11 10 11 -> -5
‣ ---
‣ 00 00 00 01 -> 1
‣
‣ 00 00 11 10 -> 14
‣ &
‣ 11 11 00 10 -> -14
‣ ---
‣ 00 00 00 10 -> 2
3.9利用位运算实现整数集合
• 一个数的二进制表示可以看作是一个集合(0 表示不在集合中,1 表示在集合中)。
‣ 元素与集合的操作:
• a | (1< 把 i 插入到集合中
• a & ~(1< 把 i 从集合中删除
• a & (1< 判断 i 是否属于该集合(零不属于,非零属于)
‣ 集合之间的操作:
• a 补 -> ~a
• a 交 b -> a & b
• a 并 b -> a | b
• a 差 b -> a & (~b)
• 注意:整数在内存中是以补码的形式存在的,输出自然也是按照补码输出。
• Python中bin一个负数(十进制表示),输出的是它的原码的二进制表示加上个负号,巨坑。
• Python中的整型是补码形式存储的。
• Python中整型是不限制长度的不会超范围溢出。
• 所以为了获得负数(十进制表示)的补码,需要手动将其和十六进制数0xffffffff进行按位与操作,再交给bin()进行输出,得到的才是负数的补码表示。