几种常见的位运算

1、判断奇偶数

如果把一个数n以二进制数的形式表示的话,我们只需要判断最后一个二进制位是1还是0即可。如果是1,则代表奇数,否则为偶数。代码如下:

if(n & 1 == 1){
    // n是奇数
}

2、交换两个数

x = x ^ y; // (1)
y = x ^ y; // (2)
x = x ^ y; // (3)

我们都知道两个相同的数异或之后的结果为0,即 n ^ n = 0,并且任何数与0异或之后等于它本身,即 n ^ 0 = n。

于是我们把(1)中的x代入(2)中的x,有:y = x ^ y = (x ^ y) ^ y = x ^ ( y ^ y) = x ^ 0 = x,这样x的值就赋给了y。

对于(3),推导如下:x = x ^ y = (x ^ y) ^ x = (x ^ x) ^ y = 0 ^ y = y,这样y的值就赋给了x。

异或运算支持运算的交换律和结合律。

3、找出没有重复的数

给你一组整型数据,这些数据中,其中有一个数只出现了一次,其他的数都出现了两次,让你来找出一个数

这道题可能很多人会用一个哈希表来存储,每次存储的时候,记录下某个数出现的次数,最后遍历哈希表找出只出现了一次的次数。这种方式的时间复杂度是O(n),空间复杂度也为O(n)了。

其实这道题也可以进行位运算,,我们可以把这一组整型数全都异或,由于两个相同的数异或的结果为0,一个数与0异或的结果为其自身,所以异或的所得到的结果就为只出现了一次的数。例如这组数据是:1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3, 4。其中 5 只出现了一次,其他都出现了两次,把他们全部异或一下,结果如下:

1 ^ 2 ^ 3 ^ 4 ^ 5 ^ 1 ^ 2 ^ 3 ^ 4 = (1 ^ 1) ^ (2 ^ 2) ^ (3 ^ 3) ^ (4 ^ 4) ^ 5 = 0 ^ 0 ^ 0 ^ 0 ^ 5 = 5

代码如下:

int find(int[] nums){
    int tmp = nums[0];
    for(int i = 1;i < nums.length; i++)
        tmp ^= arr[i];

    return tmp;
}

4、2的n次方

求解 2 的 n 次方,并且不能使用系统自带的 pow 函数

很多人看到这个题可能觉得让n个2相乘就行了,如果这么做的话,时间复杂度为O(n)了。那么如何用位运算来做呢?

比如n = 13,n的二进制数表示为1101,那么2的13次方可以拆解为:2 ^ 1101 = 2 ^ 0001 * 2 ^ 0100 * 2 ^ 1000。我们可以通过 & 1和 >>1 来逐位读取 1101,为1时将该位代表的乘数累乘到最终结果。最终代码如下:

int pow(int n) {
    int sum = 1;
    int tmp = 2;
    while(n != 0) {
        if(n & 1 == 1)
            sum *= tmp;

        temp *= temp;
        n >>= 1;
    }
    return sum;
}

5、找出不大于N的最大的2的幂指数

例如 N = 19,那么转换成二进制就是 00010011(这里为了方便,我采用8位的二进制来表示)。那么我们要找的数就是,把二进制中最左边的 1 保留,后面的 1 全部变为 0。即我们的目标数是 00010000。那么如何获得这个数呢?相应解法如下:

1、找到最左边的 1,然后把它右边的所有 0 变成 1

2、把得到的数值加 1,可以得到 00100000即 00011111 + 1 = 00100000。

3、把 得到的 00100000 向右移动一位,即可得到 00010000,即 00100000 >> 1 = 00010000。

那么问题来了,第一步中把最左边 1 中后面的 0 转化为 1 该怎么才能获得呢?

代码如下:

n |= n >> 1;
n |= n >> 2;
n |= n >> 4;

就是通过把 n 右移并且做运算即可得到。我解释下吧,我们假设最左边的 1 处于二进制位中的第 k 位(从左往右数),那么把 n 右移一位之后,那么得到的结果中第 k+1 位也必定为 1,然后把 n 与右移后的结果做或运算,那么得到的结果中第 k 和 第 k + 1 位必定是 1;同样的道理,再次把 n 右移两位,那么得到的结果中第 k+2和第 k+3 位必定是 1,然后再次做或运算,那么就能得到第 k, k+1, k+2, k+3 都是 1,如此往复下去….

最终的代码如下:

int findN(int n){
    n |= n >> 1;
    n |= n >> 2;
    n |= n >> 4;
    n |= n >> 8 // 整型一般是 32 位,上面我是假设 8 位。
    return (n + 1) >> 1;
}

这种做法的时间复杂度近似为 O(1)。

原文地址:https://www.cnblogs.com/kyoner/p/10964181.html

时间: 2024-10-10 23:34:28

几种常见的位运算的相关文章

常见的位运算

位运算主要有:|   &   ^    ~ & 这个是只要有0,则0 | 这个只要有1,则1 ^异或运算,只要不同则为1 ~全部相反 参与位运算首先要将数值化作为二进制补码,方可参与运算 >>                                               >>>                                << 有符号右移                                无符号右移   

C之位运算(十五)

我们在嵌入式的开发中难免会遇到 C 语言中的位运算符,因为我们需要效率,而位运算恰好效率比别的运算符效率高多了.位运算符直接对 bit 为进行操作,其效率最高.常见的位运算操作如下 我们在左移和右移时必须要注意:1.左操作数必须为整数类型,char 和 short 被隐式转换为 int 后进行移位操作:2.右操作数的范围必须为:[0,31]:3.左移运算符 << 将运算数的二进制位左移,规则是高位丢弃低位补0:4.右移运算符 >> 把运算数的二进制位右移,规则是高位补符号位低位丢弃

基础位运算基本原理和应用

微信公众号 位运算是编程语言的基础,在看源码的时候会看到很多位运算代码,但是在项目代码中很少会看到位运算.因为应用代码中,有很多判断和计算都可以直接用数值的判断和计算完成,没有必要去用位运算,以至于这些基础的东西慢慢用的越来越少,慢慢也就忘了.导致的一个结果就是看源代码很费力,因为大量的位运算逻辑,看不懂.作为程序员感觉数据位运算是非常必要,有点如下: 看源码时能够更好的理解 位运算更接近计算机的习惯,执行的效率会更高 装逼利器,在项目中使用位运算,体现逼格 N种基本的位运算 位运算 -- 与运

HDU - 2276 位运算矩阵快速幂

挺有意思的一道题 要会运用一些常见的位运算操作进行优化 题目的本质就是要求下面的式子 \(dp[i][j+1]=(dp[i-1][j]+dp[i][j]) mod 2\) (第\(i\)个字符在\(j\)秒时的状态,1要特判) 对于1与0的乘法运算其实与&一致 (按道理OJ应该自己会优化的吧..) /*H E A D*/ struct Matrix{ ll mt[111][111],r,c; void init(int rr,int cc,bool flag=0){ r=rr;c=cc; mem

通过位运算来解决一些算法题

在刷pat的1073 多选题常见计分法题目时,发现如果需要判断每一个学生对应每道题的多选题是否错选,漏选,以及选对是比较麻烦的一件事,因为这涉及到两个集合的判断,判断一个集合是否是另一个集合的子集(即漏选,得一半的分),或者说两个集合是否完全相等(即题目得满分). 刚开始通过set容器来保存每一道题的正确答案,以及学生选择的答案,然后比较两个集合的大小,大小一致则for循环判断每一个元素是否都存在.结果发现这种思路过于复杂,且易超时. 联想到每一个选项是否一致,可以通过异或运算判断两个集合,如果

位运算的另一种姿势

在蒟蒻Cydiater日常水题的过程中,忽然遇到了一道题.中间有一个过程是要求在很快的时间内求出$1500$大小的两个01串的与之后存在多少个1. 最坏的,扫一遍,整体复杂度$O(N)$,好像没有什么可以优化的空间了QAQ.我开始考虑用位运算的与操作优化,因为其有$1500$个元素,所以可以考虑把这个东西拆成$\frac{N}{32}$个01串. 但是这之后好像就又存在一个问题.如何快速的统计一个二进制的01串里有多少个1?如果不要求$O(1)$,可以不停的统计lowbit,那么这个复杂度就和有

Java I/O : Bit Operation 位运算

Writer      :BYSocket(泥沙砖瓦浆木匠) 微         博:BYSocket 豆         瓣:BYSocket FaceBook:BYSocket Twitter    :BYSocket 泥瓦匠喜欢Java,文章总是扯扯Java. I/O 基础,就是二进制,也就是Bit. 一.Bit与二进制 什么是Bit(位)呢?位是CPU处理或者数据存储最小的单元.类似于很小很小的开关,一开一关,表示为1或者0.所以,这就是计算机处理任何数据的"细胞",要谨记.

进制、位运算笔记

进制 位运算 进制介绍 一种计数的方式,数值的表示形式. 常见的进制有:二进制.十进制.八进制和十六进制. 二进制: 0和1,C语言中表示0b开头或者0B开头. 八进制: 0,1,2,3,4,5,6,7 C语言中以0开头的数字,例如045 十进制: 自然数 十六进制: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F C语言中以0x或者0X开头的数字 进制之间的转换: 其他进制转换成十进制的三要素: 1. 数位:数码在一个数中所处的位置. 一个序列,从右往左数位依次是0,1,2,3

算法学习 - 递归与非递归,位运算与乘除法速度比较

递归调用非递归调用 运行时间比较 结论 位运算与乘除法 结论 递归调用/非递归调用 我们都知道,很多算法,都是用递归实现的.当然它们同时也是可以用非递归来实现. 一般我们在对二叉树进行遍历的时候,还有求斐波那契数的时候,递归是非常简单的.代码容易懂,好实现. 但是递归的时候,有一个问题,就是需要压栈.为什么要压栈呢?因为当我在函数内部调用自身的时候,要中断当前的操作继续跳转到下一次的实现,而当前运行的状态要保存起来.所以就把当前状态进行压栈,等到运行到递归条件结束的时候,再弹栈. 所以递归就是需