c# 位运算的应用（积累）

最新推荐文章于 2025-05-23 10:16:59 发布

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本文深入解析位运算符在C#中的应用，包括位逻辑非、与、或、异或及左移、右移运算，并通过实例演示其在检测数的奇偶性、查找数组中唯一数字、值交换及RGB与16进制颜色值转换中的妙用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

位运算的应用

定义：

位操作是程序设计中对位模式按位或二进制数的一元和二元操作。在许多古老的微处理器上，位运算比加减运算略快，通常位运算比乘除法运算要快很多。在现代架构中，情况并非如此：位运算的运算速度通常与加法运算相同（仍然快于乘法运算）。

在C#中位运算符有如下几种：

位运算符	表意	示例	应用
~	位逻辑非运算	~a
&	位逻辑与运算	a&b	数的奇偶性
\|	位逻辑或运算	a\|b
^	位逻辑异或运算	a^b	只出现一次的数字、值交换
<<	位左移运算	a<<1	RGB与16进制颜色值的互相转换
>>	位右移运算	a>>1	RGB与16进制颜色值的互相转换

在日常开发中极少会用到位运算，很多人从来都没使用过，因为一般的业务开发都使用加减乘除运算，而位运算的应用场景更多的是一些算法方面的应用。

位逻辑非运算

位逻辑非运算是单目的，只有一个运算对象。位逻辑非运算按位对运算对象的值进行非运算，即：如果某一位等于0，就将其转变为1；如果某一位等于1，就将其转变为0。
比如，对二进制的10010001进行位逻辑非运算，结果等于01101110，用十进制表示就是：
~145等于110；对二进制的01010101进行位逻辑非运算，结果等于10101010。用十进制表示就是~85等于176。

位逻辑与运算

位逻辑与运算将两个运算对象按位进行与运算。与运算的规则：1与1等于1，1与0等于0，0与0等于0。
比如：10010001（二进制）&11110000等于10010000（二进制）。

位逻辑或运算

位逻辑或运算将两个运算对象按位进行或运算。或运算的规则是：1或1等1，1或0等于1，
0或0等于0。比如10010001（二进制）| 11110000（二进制）等于11110001（二进制）。

位逻辑异或运算

位逻辑异或运算将两个运算对象按位进行异或运算。异或运算的规则是：1异或1等于0，
1异或0等于1，0异或0等于0。即：相同得0，相异得1。
比如：10010001（二进制）^11110000（二进制）等于01100001（二进制）。

位左移运算

位左移运算将整个数按位左移若干位，左移后空出的部分0。比如：8位的byte型变量
byte a=0x65(即二进制的01100101),将其左移3位：a<<3的结果是0x27(即二进制的00101000)。
在不限制位数，不溢出的情况下：a<<b等同于a*2^b。

位右移运算

位右移运算将整个数按位右移若干位，右移后空出的部分填0。比如：8位的byte型变量
Byte a=0x65(既（二进制的01100101）)将其右移3位：a>>3的结果是0x0c(二进制00001100)。
在不限制位数，不溢出的情况下：a>>b等同于a/2^b。

位运算符的应用

数的奇偶性

检测一个数的奇偶性。

            int a = 22;
			if ((a & 1) !=0)
			{
				Console.Write("奇数");
			}

只出现一次的数字

只出现一次的数字：
给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

题目意思是：如输入[1,2,3,3,1]；则输出2。
一般第一反应会是循环遍历，记录元素出现的次数；这样需要使用其他的kv集合（额外的内存空间）；
然而此题可以使用异或运算一次循环得到结果。
如下代码所示：


public int SingleNumber(int[] nums) {
        int sum = 0;
            foreach (var item in nums)
            {
                sum ^= item;
            }
            return sum;
    }

--------------------- 
作者：李硕博客 
来源：优快云 
原文：https://blog.youkuaiyun.com/us2019/article/details/85113363 
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！

值交换：
a=1,b=2;交换a与b的值。

值交换很常见，方法也很多（临时变量、加减运算等），使用异或运算可以不使用临时变量交换数值：

		public static void Main(string[] args)
		{
			int a = 11;
			int b = 23;
			a = a ^ b;
			b = a ^ b;
			a = a ^ b;
			Console.WriteLine(a);
			Console.WriteLine(b);
		}

太神奇了。。。。。。。。。。。。。这么传神的操作居然很少有人用（其实也只在优化方面）

RGB与16进制颜色值的互相转换

RGB与16进制颜色值的互相转换：
例如RGB(255,255,255)转换为#FFFFFF，#000000转为RGB(0,0,0)。

using System;

public class Program{

public static void Main(){

string res= RGBtoHex(255,255,255);

Console.WriteLine(res);

res=HextoRGB("#000000");

Console.WriteLine(res);

}

private static string RGBtoHex(int r,int g,int b){

int color = r<<16 | g<<8 | b;

return "#"+color.ToString("X");

}

private static string HextoRGB(string hex){

hex = hex.Replace("#","");

int v=Convert.ToInt32(hex,16);

int r = v >> 16;

int g = v >> 8 & 0xff;

int b = v & 0xff;

return "rgb("+r+","+g+","+b+")";

}

场景案例：

今天在项目中遇到按位或组合权限串的问题:

首先每一个权限数都是2的N次方数

如：k1=2 ; //添加

          k2=4 ; //删除

          k3=8; //修改

          ...

如此定义功能权限数，当需要组合权限时，就需要对各个所拥有的权限数按位或了。

如：

         purview = k2|k3; // 赋给添加和删除权限

当需要判断在权限串中是否拥有某一权限时，就需要进行按位与。

如：

         if（(purview & k1) >0）//判断此权限串是否拥有添加权限，结果>0 则进入if语句代码块中

          {

                 ....

          }    

说到这里肯定会有疑问了，别急我来细细讲解。

   第一，2的8位二进制值为00000010

                 4的8位二进制值为00000100

                8的8位二进制值为00001000

第二，当对8和4进行按位或操作后，结果为：

                 4|8 = 12

                 00000100 |00001000 = 00001100

              为什么会是这样呢？在进行按位或操作时 00000001|00000001=00000001   ；00000001|00000000=1 ；00000000|00000000=00000000

              也就是说除了0|0结果是0外，其它运算结果的都是1

             所以    00000100 |00001000 = 00001100

            也就说上面的 purview = k2|k3 的二进制值结果是 purview =00000100 |00001000 =00001100了

第三，当对8和4进行按位与操作后，结果为：

               4&8=0

            00000100 &00001000 = 00000000

              同样为什么会是这样呢？在进行按位与操作时 00000001&00000001=00000001   ；00000001&00000000=00000000 ；00000000&00000000=00000000

            也就是说除了1&1结果是1外，其它运算结果的都是0

            所以 00000100 &00001000 = 00000000

            上面的if（(purview & k1) >0）的结果就是 00001100&00000010 =00000000 也就是(0>0)=false

           同样if（(purview & k2) >0）的结果就是 00001100&00000100 =00000100=4=k2 也就是 (4>0)=true


这样我们就理解组合权限串和判断权限的原理了，说白了就是对2N次方数的按位与和按位或。