【C语言】:巧用移位操作符,位操作符解决问题

简介: 【C语言】:巧用移位操作符,位操作符解决问题

1.不能创建临时变量,实现两个整数的交换

方法一:加减减,竟可互换

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int a = 5;
  int b = 3;
  printf("交换前:a=%d,b=%d\n",a,b);
 
  a = a + b;
  b = a - b;
  a = a - b;
  printf("交换后:a=%d,b=%d\n",a,b);
   //当a,b足够小,但是a+b太大时,可能会溢出
 
  return 0;
}

注意:虽然这个方法可以符合要求的交换两个整数,但是有问题的,如果a与b非常大,但是没超出整型大小,然而a+b却有可能溢出,因此这个方法只能解决一部分的情况。

方法二:巧用按位异或

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int a = 5;
  int b = 3;
  printf("交换前:a=%d,b=%d\n", a, b);
 
  //a^a=0
  //0^a=a
  a = a ^ b;
  b = a ^ b;//b=a^b^b=a
  a = a ^ b;//a=a^b^a=b
 
  printf("交换后:a=%d,b=%d\n", a, b);
  //二进制相同位0,相异为1,并不会存在进位问题,所以不会有溢出
 
  return 0;
}
 

使用这个方法我们需要对按位异或运算有所认识,并且了解一些它的运算规律。如有不清楚者,请移步我的主页浏览文章《C语言中移位操作符,位操作符运算规则详解》,里面有非常详细的介绍。

1. a^a=0

2. 0^a=a

2.求一个整数储存在内存的二进制中1的个数

方法一:“%”---“/” 两板斧

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);
  int count = 0;
 
  while (n)
  {
     
    if (n % 2 == 1)
    {
      count++;
    }
    n /= 2;
  }
  printf("%d\n", count);
 
  return 0;
}

画图演示为:

这与10进制类似,可以按照10进制里%10,/10的思想去思考。

注意: 上述代码中,当n为负整数时是有问题的。我们需要把n定义为unsigned int 类型,这样在我们输入负整数时,n会把它当成无符号整型处理。

方法二:巧用左移操作符和按位与

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);
  int count = 0;
 
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 32; i++)
  {
    if ((n >> i) & 1 == 1)
      count++;
  }
  printf("%d\n", count);
 
  return 0;
}

思路解析如下图:

方法三:n&(n-1)算法

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);
  int count = 0;
 
  while (n)
  {
    n = n & (n - 1);
    count++;
  }
 
  printf("%d\n", count);
 
  return 0;
}

思路解析如下图:

根据这个算法,我们也可以衍生一个思考题,如何判断一个数是否是2的次方数?

我们可以利用2的次方数的二进制进行判断,2的次方数(设为n)的二进制中,必定有一位是1,其余全是0,所以n&(n-1)若是等于0,则是,否则不是。

#include <stdio.h>
 
int main()
{
  int n = 0;
  scanf("%d", &n);
  
    if (n & (n - 1) ) 
      printf("%d不是2的次方数\n",n);
    else
      printf("%d是2的次方数\n", n);
 
  return 0;
}
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