位运算的神奇用法

本文介绍了位运算的基础知识,包括按位与、或、异或和取反等操作。通过实例展示了如何使用位运算交换两个数,寻找和删除最低位的1。还详细探讨了枚举遍历和bitset在存储和操作二进制位上的优势,特别是在空间优化和单独访问位上的特性。

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位运算基础

&
按位与
如果两个相应的二进制位都为1,则该位的结果值为1,否则为0
|
按位或
两个相应的二进制位中只要有一个为1,该位的结果值为1
^
按位异或
若参加运算的两个二进制位值相同则为0,否则为1
~
取反
~是一元运算符,用来对一个二进制数按位取反,即将0变1,将1
<<
左移
用来将一个数的各二进制位全部左移N位,右补0
>>
右移
将一个数的各二进制位右移N位,移到右端的低位被舍弃,对于无符号数, 高位补0

交换a、b两个数

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a=8,b=9;            //a=0100 b=0101
    a=a^b;                  //a=0001 b=0101
    cout<<a<<"  "<<b<<endl;
    b=a^b;                  //a=0001 b=0100
    cout<<a<<"  "<<b<<endl;
    a=a^b;                  //a=0101 b=0100
    cout<<a<<"  "<<b<<endl;

    return 0;
}

寻找最低位的1

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a=6;
    a=a&-a;
    cout<<a<<endl;

    return 0;
}

删除最低位的1

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int a=6;
    a=a&(a-1);
    cout<<a<<endl;

    return 0;
}

a= 0110
a-1= 0101
a&(a-1)=0100

枚举遍历

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int main(){
    int len=4;
    for(int i=0;i<1<<len;i++){
       for(int j=len-1;j>=0;j--){
        i&(1<<j)?printf("1"):printf("0");
       }
       printf("\n");
    }

    return 0;
}

bitset


引自https://www.luogu.com.cn/blog/da32s1da/solution-p2114
bitset用来存储二进制数位。像一个bool类型的数组一样,bitset每个元素只有0或1两个数值。
但是有空间优化——bitset中的一个元素一般只占1 bit。
bitset中的每个元素都能单独被访问,例如下面的代码:

输出格式
printf("%d\n",x.to_ulong());
cout<<x<<endl;

bitset<15>a,b(string(“101”)); //定义bitset,15是指有15位
a[10]=1; //将第10位定义为1
输出a;
输出b;
a=101; //赋值a
输出a;

输出:
1024
000010000000000
5
000000000000101
101
000000001100101

可以看出,a[10]=1相当于+2^10。
而下面直接输出bitset就很玄妙。
另外,字符串可以直接转到bitset中。
有意思的是,bitset可以直接赋值!
当然也可以bitset<15>c(101)来赋值!

then

bitset<4> a ( string("1001"));
bitset<4> b ( string("0011"));

cout << (a^=b) << endl;       // 1010 
cout << (a&=b) << endl;       // 0010
cout << (a|=b) << endl;       // 0011 

cout << endl << a << endl;    // 0011
cout << b << endl << endl;    // 0011

cout << (a<<=2) << endl;      // 1100 
cout << (a>>=1) << endl;      // 0110

cout << endl << a << endl;    // 0110
cout << b << endl << endl;    // 0011

cout << (~b) << endl;         // 1100 
cout << (b<<1) << endl;       // 0110 
cout << (b>>1) << endl;       // 0001

cout << (a==b) << endl;       // false (0110==0011)
cout << (a!=b) << endl;       // true  (0110!=0011)

cout << (a&b) << endl;        // 0010
cout << (a|b) << endl;        // 0111
cout << (a^b) << endl;        // 0101

看完这些,估计您已经对bitset有个深刻的了解,它资瓷位运算!

then

对于一个叫做a的bitset:

a.size()      返回大小(位数)
a.count()     返回1的个数
a.any()       返回是否有1
a.none()      返回是否没有1
a.set()       全都变成1
a.set(p)      将第p+1位变成1
a.set(p, x)   将第p+1位变成x
a.reset()     全都变成0
a.reset(p)    将第p+1位变成0
a.flip()      全都取反
a.flip(p)     将第p+1位取反
a.to_ulong()  返回它转换为unsigned long的结果,如果超出范围则报错
a.to_ullong() 返回它转换为unsigned long long的结果,如果超出范围则报错
a.to_string() 返回它转换为string的结果
### 数组的有趣特性和用法 #### 动态初始化 Java 中数组大小可以在运行时通过用户输入或其他动态方式决定。这使得程序更加灵活,可以根据实际需求调整数据存储空间。 ```java int size = Integer.parseInt(JOptionPane.showInputDialog("Enter array size")); int[] dynamicArray = new int[size]; ``` #### 多维数组模拟复杂结构 多维数组可以用来表示表格、矩阵甚至更复杂的三维或多维数据集。例如,在游戏中用于地图布局或图像处理中的像素操作[^1]。 ```java // 创建并填充二维数组作为棋盘 String[][] chessBoard = { {"R", "N", "B", "Q", "K", "B", "N", "R"}, {"P", "P", "P", "P", "P", "P", "P", "P"} }; ``` #### 使用增强for循环简化遍历 对于只需要访问元素而不需要索引的情况,可以采用增强型 `for` 循环来简化代码逻辑,提高可读性。 ```java int sum = 0; for (int value : numbers) { sum += value; } System.out.println(sum); ``` #### 自定义比较器排序 除了基本类型的默认升序排列外,还可以利用自定义 Comparator 对象实现降序或者其他特定规则下的排序功能。 ```java Arrays.sort(array, Collections.reverseOrder()); // 或者针对对象属性排序 Comparator<Person> byAge = Comparator.comparingInt(Person::getAge).reversed(); Arrays.sort(people, byAge); ``` #### 嵌套匿名内部类创建回调函数 在某些场景下,比如事件监听机制里,可以通过嵌入匿名内部类的方式快速构建响应动作,使代码紧凑高效。 ```java button.addActionListener(new ActionListener() { public void actionPerformed(ActionEvent e) { System.out.println("Button clicked!"); } }); ``` #### 利用流API进行高级操作 自从引入 Stream API 后,能够以声明式的风格对集合和数组执行过滤、映射以及聚合运算等强大功能。 ```java List<String> result = Arrays.stream(words) .filter(word -> word.length() > 3) .map(String::toUpperCase) .collect(Collectors.toList()); ```
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