位运算

来源:互联网 发布:手机套淘宝网 编辑:程序博客网 时间:2024/05/18 01:11

位运算一般有以下几种:

  • and运算 
  • or运算
  • shr运算
  • xor运算
  • not运算
  • shl运算
  • shr运算

下面来逐一介绍一番:


and运算

 and运算通常用于二进制取位操作,例如一个数 and 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。

相同位的两个数字都为1,则为1;若有一个不为1,则为0。与逻辑and原理相同,只是针对对象是位。

举个例子:6的二进制是110,11的二进制是1011,那么6 and 11的结果就是2

 110

&

1011

----------------

0010

转为十进制即2。

or运算

 or运算通常用于二进制特定位上的无条件赋值,例如一个数or 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or 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。

相同位只要一个为1即为1。与逻辑or原理相同,只是针对对象是位。

还是上面的例子:6的二进制是110,11的二进制是1011,那么6 or 11的结果就是15。

 110

1011

----------

1111

转为十进制 为15。

xor运算

xor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。

xor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 xor b) xor b = a。xor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 xor 19880516 = 20665500,我就把20665500告诉MM。MM再次计算20665500 xor 19880516的值,得到1314520,于是她就明白了我的企图。

相同位不同则为1,相同则为0。

还是上面的例子:6的二进制是110,11的二进制是1011,那么6 xor 11的结果就是13。

 110

^

1011

--------------

1101

 not运算

not运算的定义是把内存中的0和1全部取反。使用not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。下面的两个程序(仅语言不同)均返回65435。

shl运算

左移操作,符号为<<

a shl b就表示把a转为二进制后左移b位(在后面添b个0)。例如100的二进制为1100100,而110010000转成十进制是400,那么100 shl 2 = 400。可以看出,a shl 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。

通常认为a shl 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。

定义一些常量可能会用到shl运算。你可以方便地用1 shl 16 - 1来表示65535。很多算法和数据结构要求数据规模必须是2的幂,此时可以用shl来定义Max_N等常量。

shr运算

右移操作,符号为>>

和shl相似,a shr 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)。我们也经常用shr 1来代替div 2,比如二分查找、堆的插入操作等等。想办法用shr代替除法运算可以使程序效率大大提高。最大公约数的二进制算法用除以2操作来代替慢得出奇的mod运算,效率可以提高60%。
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