位运算整理

简介: 有关二进制的几个重点 1 二进制的最高位是符号位,0表示正数,1表示负数 2 正数的原码 反码 补码都一样 3 负数的反码 = 它的原码符号位不变,其它位取反 4 负数的补码 = 反码+1  5 0的补码和反码都是0 6 在计算机内部都是以补码的形式来运算的 7 偶数的二进制最后一位都为0,奇数的最后一位为1   1. & 运算       1&运算通常用于二进制取位操作,例如一个数 & 1的结果就是取二进制的最末位。

有关二进制的几个重点

1 二进制的最高位是符号位,0表示正数,1表示负数

2 正数的原码 反码 补码都一样

3 负数的反码 = 它的原码符号位不变,其它位取反

4 负数的补码 = 反码+1 

5 0的补码和反码都是0

6 在计算机内部都是以补码的形式来运算的

7 偶数的二进制最后一位都为0,奇数的最后一位为1

 

1. & 运算

      1&运算通常用于二进制取位操作,例如一个数 & 1的结果就是取二进制的最末位。这可以用来判断一个整数的奇偶,二进制的最末位为0表示该数为偶数,最末位为1表示该数为奇数。  

      2相同位的两个数字都为1,则为1;若有一个不为1,则为0


2. | 运算

      1 |运算通常用于二进制特定位上的无条件赋值,例如一个数| 1的结果就是把二进制最末位强行变成1。如果需要把二进制最末位变成0,对这个数| 1之后再减一就可以了,其实际意义就是把这个数强行变成最接近的偶数。  

    2 相同位只要一个为1即为1。

    3 | 运算只对偶数有用。


3. ^ 运算

      1 ^运算通常用于对二进制的特定一位进行取反操作,因为异或可以这样定义:0和1异或0都不变,异或1则取反。  

      2 ^运算的逆运算是它本身,也就是说两次异或同一个数最后结果不变,即(a ^ b) ^ b = a。^运算可以用于简单的加密,比如我想对我MM说1314520,但怕别人知道,于是双方约定拿我的生日19880516作为密钥。1314520 ^ 19880516 = 20665500,我就把20665500告诉MM。MM再次计算20665500 ^ 19880516的值,得到1314520,于是她就明白了我的企图。  

      3相同位不同则为1,相同则为0。

4 ~运算

     1~运算的定义是把内存中的0和1全部取反。使用~运算时要格外小心,你需要注意整数类型有没有符号。如果not的对象是无符号整数(不能表示负数),那么得到的值就是它与该类型上界的差,因为无符号类型的数是用00到$FFFF依次表示的。

     2 如果x >= 0 ,则~x = -(x+1)比如~6 = -7 ; 如果x < 0 则~x = |x|-1比如~(-6) = 5;

5. <<运算(符号位不变,低位用0补上)

     1 a << b就表示把a转为二进制后左移b位(在后面添b个0)。

     2 例如100的二进制为1100100,而110010000转成十进制是400,那么100 << 2 = 400。可以看出,a << b的值实际上就是a乘以2的b次方因为在二进制数后添一个0就相当于该数乘以2。  

     3通常认为a << 1比a * 2更快,因为前者是更底层一些的操作。因此程序中乘以2的操作请尽量用左移一位来代替.


6 >> 运算(低位溢出(直接丢弃),符号位不变,并用符号位补上缺失的高位,缺失几位都用符合位补上)

     1 和<<相似,a >> b表示二进制右移b位(去掉末b位),相当于a除以2的b次方(取整)。

     2 我们也经常用 >>1 来代替除2,比如二分查找、堆的插入操作等等,除2的地方用位运算会快很多。



7常用的操作

以下假设二进制的x = 101101,默认去掉前导的0。

1去掉最后一位 :x >>= 1 , 那么x = 10110

2在最后加上一个0:x <<= 1,那么x =  1011010

3在最后加上一个1:x <<= 1, x++; 那么x = 1011011

4把最后一位变成1:x |= 1 , 那么x = 101101

5把最后一位变成0:x |= 1 , x--,那么x = 101100

6最后一位取反:x ^= 1 , 那么x = 101100


7假设x = 101001,  k = 3. 把右数第k位变成1:x | (1 <<(k-1)) , 那么x = 101101

8假设x = 101101,k = 3. 把右数第k位变成0:x & (~(1<<(k-1))) , 那么x = 101001

9假设x = 101101,   k = 3. 把右数第k位取反:x ^(1<<(k-1))


10假设x = 1101101, k = 5.取末尾k位:x & (1<<(k-1))

11假设x = 1101101, k = 4.取右数第k位:(x<<(k-1))&1

12假设x = 101001, k = 4.把末k位变成1:x | (1<<(k-1))

13假设x = 101001, k = 4.把末k位取反: x^(1<<(k-1))

14假设x = 100101111 ,把右边连续的1变成0:x & (x+1)

15假设x = 100101111, 把右起第一个0变成1:x | (x+1)

16假设x = 11011000,把右起连续的0变成1:x | (x-1)

17假设x = 100101111,取右边连续的1:(x^(x+1))>>1

18假设x = 100101000,去掉右起第一个1的左边:x & (x ^ (x-1))


常用的位运算

//获得整型最大值
int getMax(){
   return (1<<31)-1;
   return ~(1<<31);
}
//获得整型最小值
int getMin(){
   return   1<<31;
}

//判断一个数的奇偶性
bool isOdd(int n){
    return (n&1) == 1 /*true 为奇数,否则为偶数*/
}

/*不用临时变量交换两个数*/
void swap(int a , int b){     
        a ^= b;
        b ^= a
        a ^= b;
}

/*判断符号是否相同*/
bool isSame(){
      return (x^y) > 0 ; /*true 为相同, 否则为false*/
}

/*计算2的n次方*/
int getFactorTwo(int n){
      return 2<<(n-1);
}

/*判断一个数是否是2的幂*/
bool isFactorTwo(int n){
      return (n & (n-1)) == 0;/*n的二进制1000...  n-1为0111...*/
}

/*m对2的n次方取余*/
int getMod(int m , int n){
      return m & (n-1);
}

/*求两个数的平均值*/
int getAverage(int x , int y){
      return (x+y)>>1;
}

/*常用技巧*/
1 计算n+1    (-~n)
2 计算n-1      (~-n)
3 取相反数    (~n+1)




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