Java位运算学习左移位右移位

最新推荐文章于 2025-01-15 21:24:04 发布

藤原豆腐店-

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分类专栏： java 文章标签：位运算

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本文介绍了Java中的位运算符，重点讲解了左移位（<<）和右移位（>>）运算。左移位运算相当于数字乘以2的指定次方，而右移位运算则等效于数字除以2的指定次方。无符号右移（>>>）会忽略符号位，始终补0。此外，还分享了位移运算的两个法则和常见的应用场景，如快速求幂、判断奇偶性及无临时变量交换数值。

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Java中的位操作符有：

&：按位与。

|：按位或。

~：按位非。

^：按位异或。

<<：左移位运算符。

>>：右移位运算符。

<<<：无符号右移运算符。

与或非异或比较简单。

        //按位与( & )
        System.out.println(5 & 7);//输出为5
        System.out.println(5 & 3);// 结果为1
        System.out.println(4 & 1);// 结果为0

        // 按位或( | )
        System.out.println(5 | 3);// 结果为7

        // 按位异或( ^ )  
        System.out.println(5 ^ 3);//结果为6   

        // 按位非( ~ )   
        System.out.println(~5);// 结果为-6

左移位运算符（<<）：

将十进制数字转换为二进制后，整段数字向左移动，高位溢出的需要截断，低位补0。

比如2<<2，即2左移两位

//5左移两位
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后左移2位后，低位补0：//
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 换算成10进制为20
//相当于5* 2的2次方
System.out.println(5 << 2);

//5左移三位
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后左移3位后，低位补0：//
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000 换算成10进制为40
//相当于5* 2的3次方
System.out.println(5 << 3);

输出结果：

所以，一个数左移多少位相当于这个数乘以2的多少次方。

右移位运算符（>>）：

将十进制数字转换为二进制后，整段数字向右移动，低位溢出的需要截断，高位补符号位的数字，正数符号位为0补0，负数符号位为1补1。

比如，-6>>2结果为-2

//40右移两位
//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000 初始值右移2位后，高位补符号位的0得：
//0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 换算成10进制为10
//相当于5/ 2的2次方
System.out.println(40 >> 2);

//-40转换成二进制，首先需要写出对应正数40的二进制，然后将符号位置为1，符号位不变，各位取反，再加1，就得到了对应的负数的二进制
// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000   40的二进制
// 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1000   将符号位置为1
// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 0111   除符号位外按位取反
// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 1000   再加1，得-40的二进制
//-40右移两位
// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 1000   初始值右移2位后，高位补符号位的1得：
// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0110   转换为十进制是先减一再按位取反，不看符号位就是其对应的正数，换算成十进制为-10
System.out.println(-40 >> 2);

输出结果：

所以，一个数右移多少位相当于这个数除以2的多少次方。

无符号右移（>>>）

将十进制数字转换为二进制后，整段数字向右移动，低位溢出的需要截断，高位补0（不管符号位是什么）

所以说，不管是负数还是正数，无符号右移之后符号位都会变为0，也就是都会变为正数。

无符号右移对于正数来说和不同右移运算符一样。

比如，-1>>>1结果为2147483647，也就是得到了Integer.MAX_VALUE

//1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111   -1的二进制，然后右移一位，高位补0
//0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111   转换为十进制为2147483647，也就是Integer.MAX_VALUE
System.out.println(-1 >>> 1);
        
//和普通右移运算符一样，得到10
System.out.println(40 >>> 2);

输出结果：

两个法则：

法则一：任何数左移（右移）32的倍数位等于该数本身。

法则二：在位移运算m<<n的计算中，若n为正数，则实际移动的位数为n%32，若n为负数，则实际移动的位数为(32+n%32)，右移，同理。

常见使用场景：

1.求幂运算时，比如求m*2^n，可以直接写为 m<<n

System.out.println("3*2^3=" + (3<<3));//3*2^3=24

2.判断一个数的奇偶

n&1 == 1?”奇数”:”偶数”

奇数和偶数在二进制中的区别就是最后一位是0还是1，奇数是1，偶数是0。

因为1的二进制前面全是0，只有最后一位是1，那么这个n不管前面几位是什么，只要与0相与就一定是0，所以就保证了只看最后一位。偶数最后一位是0，与1相与就是0，奇数最后一位是1，与1相与就是1。这样就可以判断出来了。

3.不用临时变量交换两个数的值

public static int[] reverse(int[] nums){  
    int i = 0;  
    int j = nums.length-1;  
    while(j>i){  
        nums[i]= nums[i]^nums[j];  
        nums[j] = nums[j]^nums[i];  
        nums[i] = nums[i]^nums[j];  
        j--;  
        i++;  
    }  
    return nums;  
}

原理：