位运算

位运算

=== 1. 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。   //判奇偶  if((a&1)==0 ) 偶数，else 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。

（&；或者and）

 

00101

11100

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

00100

 

=== 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。  //  4|1==5；

相同位只要一个为1即为1。

（|或者or）

 

00101

11100

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

11101

 

=== 3. xor运算 ===

异或的符号是^。按位异或运算, 对等长二进制模式按位或二进制数的每一位执行逻辑按位异或操作. 操作的结果是如果某位不同则该位为1, 否则该位为0.

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20665500xor 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。

（^或者xor）

 

00101

11100

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

11001

 

 

利用xor交换两个数：

x <- x # y

y <- x @ y

x <- x @ y

执行了第一句后x变成了x # y。那么第二句实质就是y <- x # y @ y，由于#和@互为逆运算，那么此时的y变成了原来的x。第三句中x实际上被赋值为（x # y) @ x，如果#运算具有交换律，那么赋值后x就变成最初的y了。这三句话的结果是，x和y的位置互换了。

实际上，xor的逆运算是它本身

 

位运算交换

#include<cstdio>

#include<cstdlib>

int main()

{

   int a,b;

   scanf("%d %d",&a,&b);

   a=a^b;

   b=a^b;

   a=a^b;

   printf("%d %d\n",a,b);

}

运行后，a与b就交换了；

 

=== 4. 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。

 

#include<stdio.h>

int main()

{

   unsigned short a=100;

   a=~a;

    printf("%d\n",a);

   return 0;

}

返回值是65435；

 

=== 5. shl运算 ===

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。

=== 6. shr运算 ===

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%。

 

下面列举了一些常见的二进制位的变换操作。

功能 | 示例 | 位运算

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

去掉最后一位 | (101101->10110) | x shr 1

在最后加一个0　| (101101->1011010) | x shl 1

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

把最后一位变成1　| (101100->101101) | x or 1

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

最后一位取反 | (101101->101100) | x xor 1

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

把右数第k位变成0 | (101101->101001,k=3) | x and not (1 shl (k-1))

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

取末三位 | (1101101->101) | x and 7

取末k位　| (1101101->1101,k=5) | x and(1 shl k-1)

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

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

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

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

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

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

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

去掉右起第一个1的左边 | (100101000->1000) | x and (x xor (x-1))（或 x and (-x)）

最后这一个在树状数组中会用到。

Pascal和C中的16进制表示

Pascal中需要在16进制数前加$符号表示，C中需要在前面加0x来表示。这个以后我们会经常用到。

 

//未完成