位运算

本文详细介绍了计算机科学中的位运算,包括按位与、按位或、按位异或、按位取反、左移和右移等操作。通过具体的例子解释了每种运算的基本原理及应用场景。
1. 按位与 & 
and运算通常用于二进制的取 位操作,例如一个数 and 1的结果就是取 二进制的最末位。
相同位的两个数字都为1,则为1;若有一个不为1,则为0。
00101
11100
&;或者and)
----------------
00100
2. 按位或 | 
or运算通常用于二进制特定位上的无条件 赋值,例如一个数or 1的结果就是把二进制最末位强行变成1。如果需要把二进制最末位变成0,对这个数or 1之后再减一就可以了,其实际意义就是把这个数强行变成最 接近的偶数。
相同位只要一个为1即为1。
00101
11100
(|或者or)
----------------
11101
 3. 按位 异或 ^ 
异或的符号是^。按位异或运算, 对等长二进制模式按位或二进制数的每一位执行逻辑按位异或操作. 操作的结果是如果某位不同则该位为1, 否则该位为0.
xor运算的逆运算是它本身,也就是说两次异或同一个数最后结果不变,即(a xor b) xor b = a。xor运算可以用于简单的加密,比如我想对我MM说1314520,但怕别人知道,于是双方约定拿我的生日19880516作为 密钥。1314520 xor 19880516 = 20665500,我就把20665500告诉MM。MM再次计算20665500 xor 19880516的值,得到1314520,于是她就明白了我的企图。
相同位不同则为1,相同则为0。
00101
11100
(^或者xor)
----------------
11001
注意:位运算版本的交换两数不适用于一个数的自我交换。因此,在使用快速排序时,由于涉及到一个数的自我交换,因此如果要在其中使用位运算版的交换两数的话,应该先判断。具体的时间损耗在此略过。
 4. 按位 取反 ~
not运算的定义是把内存中的0和1全部取反。使用not运算时要格外小心,你需要注意整数类型有没有符号。如果not的对象是 无符号整数(不能表示负数)
 
 
 5. 左移 << 
a shl b就表示把a转为二进制后左移b位(在后面添b个0)。例如100的二进制为1100100,而110010000转成十进制是400,那么100 shl 2 = 400。可以看出,a shl b的值实际上就是a乘以2的b次方,因为在二进制数后添一个0就相当于该数乘以2。
通常认为a shl 1比a * 2更快,因为前者是更底层一些的操作。因此程序中乘以2的操作请尽量用左移一位来代替。
定义一些 常量可能会用到shl运算。你可以方便地用1 shl 16 - 1来表示65535。
6. 带符号 右移 >>
和shl相似,a shr b表示二进制右移b位(去掉末b位),相当于a除以2的b次方(取整)。我们也经常用shr 1来代替div 2,比如 二分查找、堆的插入操作等等。想办法用shr代替除法运算可以使程序效率大大提高。最大公约数的二进制算法用除以2操作来代替慢得出奇的mod运算,效率可以提高60%。
                有符号位移运算时如果数字为正数时位移后在前面补0,为负数时则在位移后在前面补1
6.无符号右移<<<
 
 
当需要移位的数为正数时,有符号位移(>>)和无符号位移(>>>)是相同的。
当需要移位的数为负数时,有符号位移(>>)的结果 还为负数,无符号位移(>>>)的结果为正数。
 
优先级
1
~
2
<<、>>
3
&
4
^
5
|
6
&=、^=、|=、<<=、>>=

转载于:https://www.cnblogs.com/2014slx/p/7688441.html

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