Java中的位运算

文章目录

• 一、Java中支持的位运算
• 二、位运算规则
• 三、逻辑运算
• • 1、与运算（&）
  • • （1）运算规则
    • （2）运算流程
    • （3）特殊用法
  • 2、或运算（|）
  • • （1）运算规则
  • 3、异或运算（^）
  • • （1）运算规则
    • （2）特殊用法
  • 4、取反运算（~）
  • • （1）运算规则
• 四、位移操作
• • 1、左移（<<）
  • • （1）运算规则
    • （2）特殊用法
  • 2、右移（>>）
  • • （1）运算规则
    • （2）特殊用法
  • 3、无符号右移（>>>）
  • • （1）运算规则

一、Java中支持的位运算

• 位与（&）：二元运算符，两个为1时结果为1，否则为0
• 位或（|）：二元运算符，两个其中有一个为1时结果就为1，否则为0
• 位异或（^）：二元运算符，两个数同时为1或0时结果为1，否则为0
• 位取非（~）：一元运算符，取反操作
• 左移（<<）：一元运算符，按位左移一定的位置。高位溢出，低位补符号位，符号位不变。
• 右移（>>）：一元运算符，按位右移一定的位置。高位补符号位，符号位不变，低位溢出。
• 无符号右移（>>>）：一元运算符，符号位（即最高位）保留，其它位置向右移动，高位补零，低位溢出

二、位运算规则

Java数值运算过程中都是先将十进制转换为二进制然后再进行运算，再把二进制数据转换为十进制展现给用户。二进制运算规则如下：

对于有符号的而言，

• 最高位为符号位，0表示正数，1表示负数
• 正数的原码，反码和补码都一样，三码合一
• 负数的反码：符号位保持不限，其他位取反
• 负数的补码：补码 + 1
• 0的反码和补码都是0
• 计算机的运算的时候，都是将原码转成补码进行运算的

下面以 -1 为例子展示原码、反码和补码的转换关系（以int数据类型为例，int类型在Java中占4字节）：

三、逻辑运算 1、与运算（&） （1）运算规则

两个数相同位置的比特进行与运算，若两个位置均为1，那么结果就为1，否者为0。

（2）运算流程

以 4 & -5 = 0为例子展示运算流程：

1. 因为4为正数，所以原码和补码相同，即4的补码为：00000000 0000000 00000000 00000100

2.因为-5为负数，所以需要进行原码 >>> 反码 >>> 补码的转换
　 　　　1）原码：10000000 00000000 00000000 00000101
　 　　　2）反码：11111111 11111111 11111111 11111010
　 　　　3）补码：11111111 11111111 11111111 11111011

3.将4和-5的补码进行 & 运算：00000000 0000000 00000000 00000100
                            11111111 11111111 11111111 11111011         &
                          　00000000 00000000 00000000 00000000

4.得到的补码结果为：00000000 00000000 00000000 00000000。所以结果为0

（3）特殊用法

用来计算一个数的二进制数中有多少个1

    public int countOnes(int x) {
        int ones = 0;
        while (x > 0) {
            x &= (x - 1);
            ones++;
        }
        return ones;
    }

用来清0:

x&=0;

2、或运算（|） （1）运算规则

两个数相同位置的比特进行或运算，若其中一个为1则结果为1，否个结果为0。

3、异或运算（^） （1）运算规则

两个数相同位置的比特进行或运算，若两个数均为0或1，则结果为0，否者为1.

（2）特殊用法

• 交换律：a ^ b ^ c <=> a ^ c ^ b

• 任何数于0异或为任何数 0 ^ n => n

• 相同的数异或为0: n ^ n => 0

基于此，我们可以算出这题https://leetcode-cn.com/problems/single-number/

给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
说明：
你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

比如 int[] num = {4,1,2,1,2};
则：
4^1^2^1^2 <=> 1^1^2^2^4 <=> 0^0^4 <=> 4

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int a = 0;
        for(int i=0;i
            a^=nums[i];
        }
        return a;
    }
}

4、取反运算（~） （1）运算规则

若位数为0，则取反后为1，若为1，取反后为0。

四、位移操作 1、左移（<<） （1）运算规则

规则：符号位不变，高位溢出截断，低位补零。比如 -1 << 2 = -4 (为方便讲解，图示的补码为-1)

（2）特殊用法

左移一位，就相当于乘以2

int a=3;
a=a<<1;  // a=6;
a=a<<2;   // a=24;

2、右移（>>） （1）运算规则

规则：符号位不变，低位溢出截断，高位用符号位填充。如：8 >> 2 = 2。

（2）特殊用法

右移一位，就相当于除以2

3、无符号右移（>>>） （1）运算规则

规则：高位填充0，低位溢出。如-1>>>1=2147483647

https://www.cnblogs.com/rainple/p/15906557.html