java位运算应用

位移动运算符:

<<表示左移, 左移一位表示原来的值乘2.

例如:3 <<2(3为int型)

1)把3转换为二进制数字0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011,

2)把该数字高位(左侧)的两个零移出,其他的数字都朝左平移2位,

3)在低位(右侧)的两个空位补零。则得到的最终结果是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100,

转换为十进制是12。

同理,>>表示右移. 右移一位表示除2.

位运算:

位运算符包括: 与(&)、非(~)、或(|)、异或(^)

  &:当两边操作数的位同时为1时,结果为1,否则为0。如1100&1010=1000   

| :当两边操作数的位有一边为1时,结果为1,否则为0。如1100|1010=1110   

~:0变1,1变0   

^:两边的位不同时,结果为1,否则为0.如1100^1010=0110

位运算与位移动运行符的一个场景:

HashMap的功能是通过“键(key)”能够快速的找到“值”。下面我们分析下HashMap存数据的基本流程:

1、 当调用put(key,value)时,首先获取key的hashcode,int hash = key.hashCode();

2、 再把hash通过一下运算得到一个int h.

hash ^= (hash >>> 20) ^ (hash >>> 12);

int h = hash ^ (hash >>> 7) ^ (hash >>> 4);

为什么要经过这样的运算呢?这就是HashMap的高明之处。先看个例子,一个十进制数32768(二进制1000 0000 0000 0000),经过上述公式运算之后的结果是35080(二进制1000 1001 0000 1000)。看出来了吗?或许这样还看不出什么,再举个数字61440(二进制1111 0000 0000 0000),运算结果是65263(二进制1111 1110 1110 1111),现在应该很明显了,它的目的是让“1”变的均匀一点,散列的本意就是要尽量均匀分布。

3、 得到h之后,把h与HashMap的承载量(HashMap的默认承载量length是16,可以自动变长。在构造HashMap的时候也可以指定一个长 度。这个承载量就是上图所描述的数组的长度。)进行逻辑与运算,即 h & (length-1),这样得到的结果就是一个比length小的正数,我们把这个值叫做index。其实这个index就是索引将要插入的值在数组中的 位置。第2步那个算法的意义就是希望能够得出均匀的index,这是HashTable的改进,HashTable中的算法只是把key的
hashcode与length相除取余,即hash % length,这样有可能会造成index分布不均匀。还有一点需要说明,HashMap的键可以为null,它的值是放在数组的第一个位置。

4、 我们用table[index]表示已经找到的元素需要存储的位置。先判断该位置上有没有元素(这个元素是HashMap内部定义的一个类Entity, 基本结构它包含三个类,key,value和指向下一个Entity的next),没有的话就创建一个Entity<K,V>对象,在 table[index]位置上插入,这样插入结束;如果有的话,通过链表的遍历方式去逐个遍历,看看有没有已经存在的key,有的话用新的value替 换老的value;如果没有,则在table[index]插入该Entity,把原来在table[index]位置上的Entity赋值给新的
Entity的next,这样插入结束。

下面讲解一下原码->反码->补码之间的相互关系

[-3]反=[10000011]反=11111100

原码            反码

负数的补码是将其原码除符号位之外的各位求反之后在末位再加1。

[-3]补=[10000011]补=11111101

原码          补码

也就是说原码转换成补码是先原码  反码 最后+1成补码。位运算都是补码运算的,所以位运算后要再取反+1才得到真正的原码。

应用举例

(1) 判断int型变量a是奇数还是偶数

a&1  = 0 偶数

a&1 =  1 奇数

(2) 取int型变量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int)),即a>>k&1

(3) 将int型变量a的第k位清0,即a=a&~(1 < <k)

(4) 将int型变量a的第k位置1, 即a=a |(1 < <k)

(5) int型变量循环左移k次,即a=a < <k |a>>16-k  (设sizeof(int)=16)

(6) int型变量a循环右移k次,即a=a>>k |a < <16-k  (设sizeof(int)=16)

(7)整数的平均值

对于两个整数x,y,如果用 (x+y)/2 求平均值,会产生溢出,因为 x+y 可能会大于INT_MAX,但是我们知道它们的平均值是肯定不会溢出的,我们用如下算法:

int average(int x, int y)  //返回X,Y 的平均值

{

return (x&y)+((x^y)>>1);

}

(8)判断一个整数是不是2的幂,对于一个数 x >= 0,判断他是不是2的幂

boolean power2(int x)

{

return ((x&(x-1))==0)&&(x!=0);

}

(9)不用temp交换两个整数

void swap(int x , int y)

{

x ^= y;

y ^= x;

x ^= y;

}

(10)计算绝对值

int abs( int x )

{

int y ;

y = x >> 31 ;

return (x^y)-y ;        //or: (x+y)^y

}

(11)取模运算转化成位运算 (在不产生溢出的情况下)

a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)

(12)乘法运算转化成位运算 (在不产生溢出的情况下)

a * (2^n) 等价于 a < < n

(13)除法运算转化成位运算 (在不产生溢出的情况下)

a / (2^n) 等价于 a>> n

例: 12/8 == 12>>3

(14) a % 2 等价于 a & 1

(15) if (x == a) x= b;

            else x= a;

        等价于 x= a ^ b ^ x;

(16) x 的 相反数 表示为 (~x+1)

实例

功能              |          示例            |    位运算

----------------------+---------------------------+--------------------

去掉最后一位          | (101101->10110)          | x >> 1

在最后加一个0        | (101101->1011010)        | x < < 1

在最后加一个1        | (101101->1011011)        | x < < 1+1

把最后一位变成1      | (101100->101101)          | x | 1

把最后一位变成0      | (101101->101100)          | x | 1-1

最后一位取反          | (101101->101100)          | x ^ 1

把右数第k位变成1      | (101001->101101,k=3)      | x | (1 < < (k-1))

把右数第k位变成0      | (101101->101001,k=3)      | x & ~ (1 < < (k-1))

右数第k位取反        | (101001->101101,k=3)      | x ^ (1 < < (k-1))

取末三位              | (1101101->101)            | x & 7

取末k位              | (1101101->1101,k=5)      | x & ((1 < < k)-1)

取右数第k位          | (1101101->1,k=4)          | x >> (k-1) & 1

把末k位变成1          | (101001->101111,k=4)      | x | (1 < < k-1)

末k位取反            | (101001->100110,k=4)      | x ^ (1 < < k-1)

把右边连续的1变成0    | (100101111->100100000)    | x & (x+1)

把右起第一个0变成1    | (100101111->100111111)    | x | (x+1)

把右边连续的0变成1    | (11011000->11011111)      | x | (x-1)

取右边连续的1        | (100101111->1111)        | (x ^ (x+1)) >> 1

去掉右起第一个1的左边 | (100101000->1000)        | x & (x ^ (x-1))

判断奇数      (x&1)==1

判断偶数 (x&1)==0

例如求从x位(高)到y位(低)间共有多少个1

public static int FindChessNum(int x, int y, ushort k)

{

int re = 0;

for (int i = y; i <= x; i++)

{

re += ((k >> (i - 1)) & 1);

}

return re;

}

java位运算应用

时间: 2024-12-21 02:11:08

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【Java基础】Java位运算

/* * JAVA位运算: 与(&).非(~).或(|).异或(^).左移(<<).右移(>>) *+-----------------------------------------------------------------------------------+ *| & | 当两边操作数的位同时为1时,结果为1,否则为0 如1 1 0 0 & 1 0 1 0 = 1 0 0 0 | *+-------------------------------

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