神奇的位运算(bitwise trick)

本文介绍了位运算是如何巧妙地解决计算机问题并提高运算效率的。位运算包括左移<<、右移>>、按位与&、按位或|、按位异或^以及按位取反~。通过位运算,可以实现高效的数据交换、2的幂次判断、奇偶校验、整数中1的个数计算等。同时,文章提供了各种位运算的实用技巧,如计算整数的绝对值、求最大值和最小值,以及平均值的位运算实现。

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   在计算机中,数据都以二进制补码的形式存储,根据这一特点,适当采用位运算(bitwise operation)可以很巧妙地解决问题,同时运算效率更高。时刻牢记,最大的负数是-1,在计算机中,它的存储形式是全1。

位运算符

  • 左移<< 和 右移>>

   左移相当于乘以2,友谊相当于除以2.在计算机中,位运算比乘法、除法运算要快得多,所以适当采用移位运算取代乘除运算,能够提高运算效率。右移时要注意符号位的扩展。

  • 按位与&

   &运算的特点是可以将某些位置为0。
   &运算也可用于提取某些特定的位。做法是定义一个mask,mask中对应要提取的位置为1,而其它位为0,将整数与mask做&运算,就可以提取出整数中相应的位。

  • 按位或|

   |运算的特点是,可以将指定的位元置为1。

  • 按位异或^

   以下运算的规律在解决问题时可能是会经常用到的。
   x^x=0
  bit^1=~bit x^(-1)=~x
  bit^0=bit x^0=x

  • 按位取反~

   ~运算的特点是将0和1点到。以下规律值得牢记,此规律对正整数或负整数都成立。
   -x=~x+1


一些小技巧

   位运算结合在一起,恶意巧妙地解决很多问题,下面就是一些bitwise trick

  • 交换两个int
void swap(int &x, int &y)
{
    x = x^y;
    y = x^y;    //(x^y)^y = x^(y^y) = x^0 = x;
    x = x^y;    //(x^y)^x = (x^x)^y = 0^y = y;
}

   最早以前,我所知道的交换方法是下面这样的

void swap(
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