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优秀程序员不得不知道的20个位运算技巧

来源：互联网 发布：詹姆斯总决赛数据 编辑：程序博客网 时间：2024/04/27 21:42

一提起位运算，人们往往想到它的高效性，无论是嵌入式编程还是优化系统的核心代码，适当的运用位运算总是一种迷人的手段，或者当您求职的时候，在代码中写入适当的位运算也会让您的程序增加一丝亮点，最初当我读《编程之美》求“1的数目”时，我才开始觉得位运算是如此之美，后来读到 《Hacker's Delight》，感慨到Henry S.Warren把位运算运用的如此神出鬼没，很多程序都十分精妙，我觉得在一个普通的程序中大量运用这样的代码的人简直是疯了！但掌握简单的位运算技巧还是必要的，所以今天写这篇博文把我积累的一些位运算技巧分享给大家，这些技巧不会是如求“1的数目”的技巧，是最基本的一行位运算技巧！


Welcome To MyBitTricks

1.获得int型最大值

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int getMaxInt(){
  2. return (1<<31) - 1;//2147483647， 由于优先级关系，括号不可省略
  3. }

另一种写法

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int getMaxInt(){
  2. return -(1<<-1) - 1;//2147483647
  3. }

另一种写法

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int getMaxInt(){
  2. return ~(1<<31);//2147483647
  3. }

C语言中不知道int占几个字节时候

[java] view plaincopyprint?
  1. int getMaxInt(){
  2. return ((unsigned int)-1) >>1;//2147483647
  3. }

2.获得int型最小值

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int getMinInt(){
  2. return 1<<31;//-2147483648
  3. }

另一种写法

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int getMinInt(){
  2. return 1 << -1;//-2147483648
  3. }

3.获得long类型的最大值


C语言版

[cpp] view plaincopyprint?
  1. long getMaxLong(){
  2. return ((unsigned long)-1) >> 1;//2147483647
  3. }

JAVA版

[java] view plaincopyprint?
  1. long getMaxLong(){
  2. return ((long)1<<127)-1;//9223372036854775807
  3. }
获得long最小值，和其他类型的最大值，最小值同理.

4.乘以2运算

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int mulTwo(int n){//计算n*2
  2. return n<<1;
  3. }

5.除以2运算

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用
  2. return n>>1;//除以2
  3. }

6.乘以2的m次方

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)
  2. return n<<m;
  3. }

7.除以2的m次方

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int divTwoPower(int n,int m){//计算n/(2^m)
  2. return n>>m;
  3. }

8.判断一个数的奇偶性

[java] view plaincopyprint?
  1. boolean isOddNumber(int n){
  2. return (n & 1) ==1;
  3. }

9.不用临时变量交换两个数（面试常考）


C语言版

[cpp] view plaincopyprint?
  1. void swap(int *a,int *b){
  2. (*a)^=(*b)^=(*a)^=(*b);
  3. }

通用版（一些语言中得分开写）

[java] view plaincopyprint?
  1. a ^= b;
  2. b ^= a;
  3. a ^= b;

10.取绝对值（某些机器上，效率比n>0 ? n:-n 高）

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int abs(int n){
  2. return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
  3. /* n>>31 取得n的符号，若n为正数，n>>31等于0，若n为负数，n>>31等于-1
  4. 若n为正数 n^0=0,数不变，若n为负数有n^-1 需要计算n和-1的补码，然后进行异或运算，
  5. 结果n变号并且为n的绝对值减1，再减去-1就是绝对值 */
  6. }

11.取两个数的最大值（某些机器上，效率比a>b ? a:b高）


通用版

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int max(int a,int b){
  2. return b&((a-b)>>31) | a&(~(a-b)>>31);
  3. /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/
  4. }

C语言版

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int max(int x,int y){
  2. return x ^ ((x ^ y) & -(x < y));
  3. /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
  4. 、 与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/
  5. }

12.取两个数的最小值（某些机器上，效率比a>b ? b:a高）


通用版

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int min(int a,int b){
  2. return a&((a-b)>>31) | b&(~(a-b)>>31);
  3. /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/
  4. }

C语言版

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int min(int x,int y){
  2. return y ^ ((x ^ y) & -(x < y));
  3. /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
  4. 与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/
  5. }

13.判断符号是否相同

[java] view plaincopyprint?
  1. boolean isSameSign(int x,int y){
  2. return (x ^ y) > 0;// true 表示 x和y有相同的符号， false表示x，y有相反的符号。
  3. }

14.计算2的n次方

[cpp] view plaincopyprint?
  1. int getFactorialofTwo(int n){//n > 0
  2. return 2<<(n-1);//2的n次方
  3. }

15.判断一个数是不是2的幂

[java] view plaincopyprint?
  1. boolean isFactorialofTwo(int n){
  2. return (n & (n - 1)) ==0;
  3. /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
  4. 所以做与运算结果为0*/
  5. }

16.对2的n次方取余

[java] view plaincopyprint?
  1. int quyu(int m,int n){//n为2的次方
  2. return m & (n - 1);
  3. /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
  4. 所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/
  5. }

17.求两个整数的平均值

[java] view plaincopyprint?
  1. int getAverage(int x,int y){
  2. return (x+y) >> 1;
  3. ｝

另一种写法

[java] view plaincopyprint?
  1. int getAverage(int x,int y){
  2. return ((x^y) >> 1) + (x&y);
  3. /*(x^y) >> 1得到x，y其中一个为1的位并除以2，
  4. x&y得到x，y都为1的部分，加一起就是平均数了*/
  6. }

下面是三个最基本对二进制位的操作

18.从低位到高位,取n的第m位

[java] view plaincopyprint?
  1. int getBit(int n,int m){
  2. return (n >> (m-1)) &1;
  3. }

19.从低位到高位.将n的第m位置1

[java] view plaincopyprint?
  1. int setBitToOne(int n,int m){
  2. return n | (1<<(m-1));
  3. /*将1左移m-1位找到第m位，得到000...1...000
  4. n在和这个数做或运算*/
  5. }

20.从低位到高位,将n的第m位置0

[java] view plaincopyprint?
  1. int setBitToZero(int n,int m){
  2. return n & ~(1<<(m-1));
  3. /* 将1左移m-1位找到第m位，取反后变成111...0...1111
  4. n再和这个数做与运算*/
  5. }


另附一些对程序效率上没有实质提高的位运算技巧，一些也是位运算的常识（面试也许会遇到）

计算n+1

[cpp] view plaincopyprint?
  1. -~n

计算n-1

[cpp] view plaincopyprint?
  1. ~-n

取相反数

[java] view plaincopyprint?
  1. ~n + 1;

另一种写法

[java] view plaincopyprint?
  1. (n ^ -1) + 1;

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

[cpp] view plaincopyprint?
  1. x = a ^ b ^ x;

sign函数，参数为n，当n>0时候返回1，n<0时返回-1，n=0时返回0

[cpp] view plaincopyprint?
  1. return !!n - (((unsigned)n>>31)<<1);
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