java位运算

位运算到底有什么用途呢？

 可以优化代码，比一般的运算要快。

左移 << ，左移n位，就相当于乘以2的n次方

& 按位与，可以将结果范围限制在 右边数据的范围内（例：n&5，无论n为多少，结果都在0~5范围内）

1. 原码、反码、补码

•  原码

十进制数字的二进制表现形式就是原码

例如： 20 -> 0 0 0 1 0 1 0 0

左边第一位为符号位（0为正，1为负），其他位为数据位。

一个 byte 有 8bit，最大值是 0 1 1 1 1 1 1 1 (+127)，最小值是 1 1 1 1 1 1 1 1 (-127)

• 反码

正数的反码是它本身，负数的反码除了符号位不变，其余数据位取反

十进制数字	原码	反码
+0	00000000	00000000
-1	10000001	11111110
-2	10000010	11111101

• 补码

正数的补码是它本身，负数的补码等于其反码+1，

十进制数字	原码	反码	补码
+0	00000000	00000000	00000000
-1	10000001	11111110	11111111
-2	10000010	11111101	11111110

2. 位运算

在java当中拿int类型来说，占4个字节，32位，也就是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000。

位运算都是通过补码来运算，得出的结果也是补码，所以最后还需还原成原码

运算符	含义	运算规则
&	逻辑与	两个都为1时，结果才为1。
|	逻辑或	两个当中只要有一个为1，结果就为1
~	按位取反	0变1，1变0
^	按位异或	相同为0，相异为1
<<	左移	向左移动，低位补零
>>	右移	向右移动，高位补零，符号位按照原来数字的符号位不变
>>>	无符号右移	向右移动，高位补零

• 运算符 &

都为正数的情况下，在java中，如果左边的数比右边小，那么结果就是左边的数；左边的数比右边大，那么结果就是左边数除以右边数求余再减一。

5 & 3

/**
         * 5 & 3
         * 5 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 3 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
         * 比较值：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
         * 打印-结果： 1
         * 计算规则：第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位如果都是1，那么结果的第n为也为1，否则为0
         **/

• 运算符 |

/**
         * 5 ｜ 3
         * 5 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 3 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
         *   结果：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111
         * 打印-结果：7
         * 计算规则：第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 只要有一个是1，那么结果的第n为也为1，否则为0
         **/

•  运算符 ~

println("~5",~5);
        /**
         * 5 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         *   取非：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 （即补码）
         *   反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001
         *   原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110
         *   打印-结果：-6
         *   计算规则：操作数的第n位为1，那么结果的第n位为0，反之。
         **/

• 运算符^

println("5 ^ 3",5 ^ 3);
        /**
         * 5 ｜ 3
         * 5 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 3 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
         *   结果：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110
         * 打印-结果：6
         * 计算规则：第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 相反，那么结果的第n为也为1，否则为0
         **/

• 左移 <<

若<<右边数字为3，就是在补码后面添加3个0，在补码最左边三位数去掉

println("5<<2", 5<<2);
        /**
         * 5<<2
         * 原码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 反码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 左移：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 
         * 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
         * 反码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
         * 原码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
         * 打印-结果：20
         * 计算规则：1、向左移动指定位，左边二进制位丢弃，右边补0。（注意byte和short类型移位运算时会变成int型，结果要强制转换）
         *           2、若1被移位到最左侧，则变成负数。
         *           3、左移时舍弃位不包含1，则左移一次，相当于乘2。
         **/

• 右移 >>

println("5>>2", 5>>2);
        /**
         * 5>>2
         * 原码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 反码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 右移：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 
         * 补码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
         * 反码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
         * 原码：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
         * 打印-结果：1
         * 计算规则：1、数值value向右移动num位，正数左补0，负数左补1，右边舍弃。（即保留符号位）
         *         2、右移一次，相当于除以2，并舍弃余数。
         **/

• 无符号右移

就是符号位不进行移动

println("-5>>>3",-5>>>3);
        /**
         * -5>>>3
         * 原码：1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101
         * 反码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010
         * 补码：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
         * 右移：0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 （即补码）
         * 补码：0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
         * 反码：0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
         * 原码：0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
         * 打印-结果：536870911
         * 计算规则：1、数值value向右移动num位，正数左补0，负数左补1，右边舍弃。（即保留符号位）
         *         2、右移一次，相当于除以2，并舍弃余数。
         *         3、无符号右移>>>：左边位用0补充，右边丢弃。
         *         所得结果永远正数
         **/