数据高低位交换

本文讨论了一道面试题,要求使用C语言实现数组char A[n]中每个字节的8bit数据进行高低位交换。在嵌入式领域,常见方法包括蝶式交换算法和查表法,但查表法可能占据更多内存。

刚看到一道面试题:

  1. 用C语言实现一个数组中char A[n]每个字节内部8bit数据高低调转!

在嵌入式中常用蝶式交换算法实现!其中还有查表法(比较占用内存)!

蝶式交换算法:
data = (data << 4) | (data >> 4);
data = ((data << 2)&0xcc) | ((data >> 2)&0x33);
data = ((data << 1)&0xaa) | ((data >> 1)&0x55);
具体实现:
char butterfly_computation(char data)
{
         data = (data << 4) | (data >> 4);
         data = ((data << 2)&0xcc) | ((data >> 2)&0x33);
         data = ((data << 1)&0xaa) | ((data >> 1)&0x55);

         return data;
}
高低位交换是在编程中,尤其是嵌入式编程里常遇到的操作,其目的是将数据的高位和低位进行互换。 ### 原理 在计算机中,数据以二进制形式存储,每个二进制位代表不同的权重。高低位交换就是把数据的高权重位和低权重位进行对调。例如,对于一个8位二进制数,将左边的4位和右边的4位进行交换;对于16位二进制数,则是把左边的8位和右边的8位进行交换。 ### 实现方法 #### 8位数据高低位转换 以下是8位数据高低位转换的C语言代码示例: ```c #include <stdio.h> unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char data); void printBin(int n); int main() { highAndLowShiftHEX(209); return 0; } unsigned char highAndLowShiftHEX(unsigned char data) { unsigned char i; unsigned char tmp = 0x00; for (i = 0; i < 8; i++) { tmp = ((data >> i) & 0x01) | tmp; if (i < 7) tmp = tmp << 1; } printf("\nafter shift data:"); printBin(tmp); return tmp; } // 打印二进制的函数 void printBin(int n) { int len = sizeof(n) * 8; int i; if (n == 0) { printf("0"); return; } for (i = len - 1; i >= 0; i--) { if (n & (1 << i)) break; } for (; i >= 0; i--) printf("%d", (n & (1 << i)) != 0); } ``` 此代码通过循环逐位处理8位数据,将每一位提取出来并重新组合,实现高低位交换 [^2]。 #### 16位数据高低位转换 下面是16位数据高低位转换的C语言代码示例: ```c #include <stdio.h> void expandPrintBin(int val2); unsigned short HighAndLowSwitchHEX(unsigned short data); int main() { HighAndLowSwitchHEX(38491); return 0; } // 扩展的打印二进制的函数 void expandPrintBin(int val2) { int i, k; unsigned char *p = (unsigned char *)&val2 + 3; for (k = 0; k <= 3; k++) { int val2 = *(p - k); for (i = 7; i >= 0; i--) { if (val2 & (1 << i)) printf("1"); else printf("0"); } printf(" "); } } unsigned short HighAndLowSwitchHEX(unsigned short data) { unsigned char i = 0; unsigned short temp = 0x0000; for (i = 0; i < 16; i++) { temp = ((data >> i) & 0x0001) | temp; if (i < 15) { temp = temp << 1; } } printf("temp:%x\n\n", temp); expandPrintBin(temp); return temp; } ``` 该代码采用类似的循环逐位处理方式,对16位数据进行高低位交换 [^3]。 ### 总结 交换字节的高低位需要对C语言位操作有熟练的掌握。遇到这类问题时,要仔细分析,通过合理运用位运算符(如`>>`、`<<`、`&`、`|`)来实现高低位交换 [^1]。
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