数据结构与算法-位运算

位运算
位运算是把数字用二进制表示之后,对每一位上的0或者1的运算。理解位运算的第一步是理解二进制。二进制是指数字每一位都是0或者1,如十进制的2转换为二进制之后是10,而十进制的10转换为二进制之后是1010。在程序员圈子里有一个流传了很久的笑话,说世界上有10种人,一种人知道二进制,另一种人不知道二进制。 下面是几个常见的关于位运算的算法题:
基本位运算
位运算总共只有5种运算:与&,或|,异或^,左移<<,右移>>.
与,或,异或的运算规则:


左移,右移运算规则:
左移运算m < < n表示把m左移n位,左移n位时,最左边的n位被丢弃,同时在最右边补上n个0.如:

00001010 << 2 = 00101000
10001010 << 3 = 01010000

右移运算m > > n 表示把m右移n位,右移n位时,最右边的n位被丢弃,最左边根据该数字的类型决定,如果该数是一个无符号数值,则用0填补最左边的n位。如果该数是一个有符号数值,用数字的符号位填补最左边的n位,也就是如果该数是正数,则用0填补最左边的n位。如果该数是负数,则用1填补最左边的n位(补充知识点:一个有符号的数字,它的二进制最高位如果是1,则表明该数字为负数,如果是0则为正数)。如对有符号8位数字进行右移:

00001010 >> 2 = 00000010
10001010 >> 3 = 11110001

整数的二进制中1的个数
题目:实现一个函数,输入一个整数,输出该数二进制表示中1的个数。如输入9,9的二进制表示是1001,有两个1,因此输入9该函数返回2.

public int count (int n) {
    int res = 0;
    while (n!=0) {
        n = n&(n-1);//该语句的作用是将二进制数中最右边的1变为0
        res++;
    }
    return res;
}

不用额外变量交换两个整数的值
只需要如下三行代码:

a = a^b;
b = a^b;
a = a^b;

如何判断一个整数是不是2的整数次方
如果一个整数是2的整数次方,则它的二进制表示中应该只有一位是1,其它位都为0,如 2 的二进制表示为0010,4的二进制表示为0100。所以把这个整数减去1,再与自身作&运算(如求整数中1的个数的方法),这样该整数中唯一的一个1就变为0。

public boolean isIntPower(int n) {
    return (n&(n-1)) == 0;
}

两个整数m和n,计算需要改变m二进制表示中多少位,才可以得到n.
如4的二进制表示为0100,2的二进制表示为0010,4需要改变2位才可以变成2.分两步求解:第一步求两个整数的异或,第二步统计异或结果中1的个数。

public int count (int m,int n) {
    int a = m^n;
    int res = 0;
    while (a!=0) {
        a = a&(a-1);//该语句的作用是将二进制数中最右边的1变为0
        res++;
    }
    return res;
}

在其他数都出现偶数次的数组中找出出现奇数次的数
给定一个数组arr,其中只有一个数出现了奇数次,其他数都出现了偶数次,打印这个数。

public void getOddTimesNumber(int[] arr) {
    int eO = 0;
    for (int cur : arr) {
        eO = eO ^ cur;
    }
    System.out.println(eO+"");
}

学习算法的记录和整理,如有错误或意见请帮忙指出,以后会持续更新。。。。

参考书籍:
《程序员代码面试指南:IT名企算法与数据结构题目最优解》—左程云
《剑指Offer》 —何海涛

原文地址:https://www.cnblogs.com/hiyoung/p/9689659.html

时间: 2024-11-05 17:34:36

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算法——位运算

&:按位与. |  :按位或. ~ :按位取反,带符号位.(注意和!的区别,!只是逻辑取反)  ^ : 异或也叫半加运算:0⊕0=0,1⊕0=1,0⊕1=1,1⊕1=0. >> : 表示右移,算数右移,如果该数为正,高位补符. >>>:表示无符号右移,也叫逻辑右移,高位补零. 小操作: 1. 判断奇偶数 a & 1 2. 交换变量 a ^= b, b ^= a, a ^= b 3. 乘以(除以)2的n次方:左移,右移:取模运算:a % (2 ^ n) 等价于

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