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java神奇的位运算

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java神奇的位运算

神奇的位运算

我们先来看一下关于位运算的基础知识:

当我们用位运算处理问题时,会发现很多神奇的地方,接下来我们通过几个例题来发掘位运算的神奇之处:


题目描述:一个数组中,有一个数只出现了一次,其它数都出现了两次,找出只出现了一次的那个数。

这道题我们需要用到**位与或(^)**这个运算符,接下来分析这个运算符的神奇之处:

由上边的位运算基础知识可以知道,两个对应位上的比特如果相异,则执行与或操作会得到1,相同则得到0,所以我们可以得到下面两个结论:

  1. 一个数与本身进行与或操作结果为0,因为相同的数,其二进制每一位也是相同的。
  2. 一个数与0进行与或操作结果还等于这个数。

因此我们可以运用结论一把数组中出现两次的数都抵消为0,最后抵消的就剩下0与只出现了一次的那个数,运用结论二,再进行一次与或操作,就找到落单的数了。

package 位运算;

public class 唯一成单的数 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr={6,6,7,7,3,5,2,2,8,8,9,9,10,10,3};
		int res=0;
		for(int x:arr) {
			res=res^x;
		}
		System.out.println(res);
	}
}


题目描述:计算一个数字用二进制表示所包含的数字1的个数。

这道题我们需要用到位与(&)和移位,具体分析如下图:

  • 我们可以用1逐步向左移位,每次都与原数字进行与操作,若结果等于1向左移位后的数,则说明原数字的这一位为1,然后1继续向左移位,不断重复,最后就可以计算出现了多少次1。

  • 上边我们是用1向左移位,我们也可以用原数字向右逐步移位,每次与1进行与操作,结果若为1,则说明原数字的这一位为1。

下边还有一种神奇的做法:

一个二进制数减1后和原数相比变化为:原数最右边的1变为0,然后这一位右边的0全变为1,所以一个数减一后与原数进行与运算,便可抵消掉其最右边的一个1,我们每做一次这样的操作,就消去一个1,我们不断这样做,最后全部1被消掉,原数就变成0了,这中间我们可以记录进行了几次操作,这个次数就是1的个数。

package 位运算;

import java.util.Scanner;

public class 二进制中1的个数 {

	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		int n=sc.nextInt();
		System.out.println(Integer.toString(n,2));
		
		//1向左移动
//		int count=0;
//		for(int i=1;i<=32;++i) {
//			if((n&(1<>>i)&1)==1) ++count;
//		}
//		System.out.println(count);
		
		//n&(n-1)消去1
		int count=0;
		while(n!=0) {
			n=n&(n-1);
			count++;
		}
		System.out.println(count);
		
		
		sc.close();
	}

}

题目描述:用一条语句判断一个整数是不是2的整数次方

首先我们需要知道2的整数次方的二进制有什么特点?答案就是2的整数次方用二进制表示只包含一个1,而我们在上一题的最后一种解法中了解到,一个数减一后与原数进行与运算,便可抵消掉其最右边的一个1,所以如果n&(n-1)==0成立,则可以断定n是2的整数次方,因为它只包含一个1,抵消掉一个就没了,结果就为0了。

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