聪慧不在年事上,聪明藏在思维里位运算应用口诀和实例
位运算应用口诀
清零取反要用与,某地位一可用或
若要取反和互换,轻轻松松用异或
移位运算
要点 1 它们都是双目运算符,两个运算分量都是整形,成果也是整形。
2 "<<" 左移:右边空出的位上补0,左边的位将从字头挤掉,其值相当于乘2。
3 ">>"右移:右边的位被挤掉。对于左边移出的空位,若是是正数则空位补0,若为负数,可能补0或补1,这取决于所用的策画机体系。
4 ">>>"运算符,右边的位被挤掉,对于左边移出的空位一概补上0。
位运算符的应用 (源操纵数s 掩码mask)
(1) 按位与-- &
1 清零特定位 (mask中特定地位0,其它位为1,s=s&mask)
2 取某数中指定位 (mask中特定地位1,其它位为0,s=s&mask)
(2) 按位或-- |
常用来将源操纵数某些地位1,其它位不变。 (mask中特定地位1,其它位为0 s=s|mask)
(3) 位异或-- ^
1 使特定位的值取反 (mask中特定地位1,其它位为0 s=s^mask)
2 不引入第三变量,互换两个变量的值 (设 a=a1,b=b1)
目 标 操 作 操纵后状况
a=a1^b1 a=a^b a=a1^b1,b=b1
b=a1^b1^b1 b=a^b a=a1^b1,b=a1
a=b1^a1^a1 a=a^b a=b1,b=a1
二进制补码运算公式:
-x = ~x + 1 = ~(x-1)
~x = -x-1
-(~x) = x+1
~(-x) = x-1
x+y = x - ~y - 1 = (x|y)+(x&y)
x-y = x + ~y + 1 = (x|~y)-(~x&y)
x^y = (x|y)-(x&y)
x|y = (x&~y)+y
x&y = (~x|y)-~x
x==y: ~(x-y|y-x)
x!=y: x-y|y-x
x< y: (x-y)^((x^y)&((x-y)^x))
x<=y: (x|~y)&((x^y)|~(y-x))
x< y: (~x&y)|((~x|y)&(x-y))//无符号x,y斗劲
x<=y: (~x|y)&((x^y)|~(y-x))//无符号x,y斗劲
应用举例
(1) 断定int型变量a是奇数还是偶数
a&1 = 0 偶数
a&1 = 1 奇数
(2) 取int型变量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int)),即a>>k&1
(3) 将int型变量a的第k位清0,即a=a&~(1<<k)
(4) 将int型变量a的第k地位1, 即a=a|(1<<k)
(5) int型变量轮回左移k次,即a=a<<k|a>>16-k (设sizeof(int)=16)
(6) int型变量a轮回右移k次,即a=a>>k|a<<16-k (设sizeof(int)=16)
(7)整数的均匀值
对于两个整数x,y,若是用 (x+y)/2 求均匀值,会产生溢出,因为 x+y 可能会大于INT_MAX,然则我们知道它们的均匀值是必然不会溢出的,我们用如下算法:
int average(int x, int y) //返回X,Y 的均匀值
{
return (x&y)+((x^y)>>1);
}
(8)断定一个整数是不是2的幂,对于一个数 x >= 0,断定他是不是2的幂
boolean power2(int x)
{
return ((x&(x-1))==0)&&(x!=0);
}
(9)不消temp互换两个整数
void swap(int x , int y)
{
x ^= y;
y ^= x;
x ^= y;
}
(10)策画绝对值
int abs( int x )
{
int y ;
y = x >> 31 ;
return (x^y)-y ; //or: (x+y)^y
}
(11)取模运算转化成位运算 (在不产生溢出的景象下)
a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)
(12)乘法运算转化成位运算 (在不产生溢出的景象下)
a * (2^n) 等价于 a<< n
(13)除法运算转化成位运算 (在不产生溢出的景象下)
a / (2^n) 等价于 a>> n
例: 12/8 == 12>>3
(14) a % 2 等价于 a & 1
(15) if (x == a) x= b;
else x= a;
等价于 x= a ^ b ^ x;
(16) x 的 相反数 默示为 (~x+1)
实例
功能 | 示例 | 位运算
----------------------+---------------------------+--------------------
去掉最后一位 | (101101->10110) | x >> 1
在最后加一个0 | (101101->1011010) | x << 1
在最后加一个1 | (101101->1011011) | x << 1+1
把最后一位变成1 | (101100->101101) | x | 1
把最后一位变成0 | (101101->101100) | x | 1-1
最后一位取反 | (101101->101100) | x ^ 1
把右数第k位变成1 | (101001->101101,k=3) | x | (1 << (k-1))
把右数第k位变成0 | (101101->101001,k=3) | x & ~ (1 << (k-1))
右数第k位取反 | (101001->101101,k=3) | x ^ (1 << (k-1))
取末三位 | (1101101->101) | x & 7
取末k位 | (1101101->1101,k=5) | x & ((1 << k)-1)
取右数第k位 | (1101101->1,k=4) | x >> (k-1) & 1
把末k位变成1 | (101001->101111,k=4) | x | (1 << k-1)
末k位取反 | (101001->100110,k=4) | x ^ (1 << k-1)
把右边连气儿的1变成0 | (100101111->100100000) | x & (x+1)
把右起第一个0变成1 | (100101111->100111111) | x | (x+1)
把右边连气儿的0变成1 | (11011000->11011111) | x | (x-1)
取右边连气儿的1 | (100101111->1111) | (x ^ (x+1)) >> 1
去掉右起第一个1的左边 | (100101000->1000) | x & (x ^ (x-1))
断定奇数 (x&1)==1
断定偶数 (x&1)==0
还别说
分类: 计算机—杂七杂八
2011-08-12 11:25 247人阅读 评论(0) 收藏 举报
什么是位运算呢?
程序中的所有数都是在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。说白了,就是在内存中直接对整数进行操作。由于位运算直接对内存数据进行操作,不需要转成十进制,因此处理速度非常快。下面将讲解一下如何用位运算优化你的程序。
各种位运算的使用
=== 1. &运算 ===
&运算通常用于二进制取位操作,例如一个数& 1的结果就是取二进制的最末位。这可以用来判断一个整数的奇偶,二进制的最末位为0表示该数为偶数,最末位为1表示该数为奇数.
=== 2. |运算 ===
|运算通常用于二进制特定位上的无条件赋值,例如一个数|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| 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。
=== 3.^运算 ===
^运算通常用于对二进制的特定一位进行取反操作,因为异或可以这样定义:0和1异或0都不变,异或1则取反。
^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 ^ b) ^ b = a。xor运算可以用于简单的加密。
下面我们看另外一个东西。定义两个符号#和@,这两个符号互为逆运算,也就是说(x # y) @ y = x。现在依次执行下面三条命令,结果是什么?
x <- x # y
y <- x @ y
x <- x @ y
执行了第一句后x变成了x # y。那么第二句实质就是y <- x # y @ y,由于#和@互为逆运算,那么此时的y变成了原来的x。第三句中x实际上被赋值为(x # y) @ x,如果#运算具有交换律,那么赋值后x就变成最初的y了。这三句话的结果是,x和y的位置互换了。
加法和减法互为逆运算,并且加法满足交换律。把#换成+,把@换成-,我们可以写出一个不需要临时变量的swap过程。
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">void swap(int &a, int &b)
{
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
}</span>
好了,刚才不是说^的逆运算是它本身吗?于是我们就有了一个看起来非常诡异的swap过程。
=== 4. ~运算 ===
~运算的定义是把内存中的0和1全部取反。使用~运算时要格外小心,你需要注意整数类型有没有符号。如果~的对象是无符号整数(不能表示负数),那么得到的值就是它与该类型上界的差,因为无符号类型的数是用$0000到$FFFF依次表示的。下面的两个程序(仅语言不同)均返回65435。
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">#include <stdio.h>
int main()
{
unsigned short a=100;
a = ~a;
printf( "%d\n", a );
return 0;
}</span>
如果~的对象是有符号的整数,情况就不一样了,稍后我们会在“整数类型的储存”小节中提到。
=== 5. <<运算 ===
a << 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 << 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 << 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<<运算。你可以方便地用1 << 16 – 1来表示65535。很多算法和数据结构要求数据规模必须是2的幂,此时可以用shl来定义Max_N等常量。
=== 6. >>运算 ===
和<<相似,a >> 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>> 1来代替div 2,比如二分查找、堆的插入操作等等。想办法用>>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%。
位运算的简单应用
有时我们的程序需要一个规模不大的Hash表来记录状态。比如,做数独时我们需要27个Hash表来统计每一行、每一列和每一个小九宫格里已经有哪些数了。此时,我们可以用27个小于2^9的整数进行记录。例如,一个只填了2和5的小九宫格就用数字18表示(二进制为000010010),而某一行的状态为511则表示这一行已经填满。需要改变状态时我们不需要把这个数转成二进制修改后再转回去,而是直接进行位操作。在搜索时,把状态表示成整数可以更好地进行判重等操作。这道题是在搜索中使用位运算加速的经典例子。以后我们会看到更多的例子。
下面列举了一些常见的二进制位的变换操作。
功能 | 示例 | 位运算
———————-+—————————+——————–
去掉最后一位 | (101101->10110) | x shr 1
在最后加一个0 | (101101->1011010) | x shl 1
在最后加一个1 | (101101->1011011) | x shl 1+1
把最后一位变成1 | (101100->101101) | x or 1
把最后一位变成0 | (101101->101100) | x or 1-1
最后一位取反 | (101101->101100) | x xor 1
把右数第k位变成1 | (101001->101101,k=3) | x or (1 shl (k-1))
把右数第k位变成0 | (101101->101001,k=3) | x and not (1 shl (k-1))
右数第k位取反 | (101001->101101,k=3) | x xor (1 shl (k-1))
取末三位 | (1101101->101) | x and 7
取末k位 | (1101101->1101,k=5) | x and (1 shl k-1)
取右数第k位 | (1101101->1,k=4) | x shr (k-1) and 1
把末k位变成1 | (101001->101111,k=4) | x or (1 shl k-1)
末k位取反 | (101001->100110,k=4) | x xor (1 shl k-1)
把右边连续的1变成0 | (100101111->100100000) | x and (x+1)
把右起第一个0变成1 | (100101111->100111111) | x or (x+1)
把右边连续的0变成1 | (11011000->11011111) | x or (x-1)
取右边连续的1 | (100101111->1111) | (x xor (x+1)) shr 1
去掉右起第一个1的左边| (100101000->1000) | x and (x xor (x-1))
最后这一个在树状数组中会用到。
整数类型的储存
我们前面所说的位运算都没有涉及负数,都假设这些运算是在unsigned/word类型(只能表示正数的整型)上进行操作。但计算机如何处理有正负符号的整数类型呢?下面两个程序都是考察16位整数的储存方式
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">#include <stdio.h>
int main()
{
short int a, b;
a = 0x0000;
b = 0x0001;
printf( "%d %d ", a, b );
a = 0xFFFE;
b = 0xFFFF;
printf( "%d %d ", a, b );
a = 0x7FFF;
b = 0x8000;
printf( "%d %d\n", a, b );
return 0;
}</span>
程序的输出均为0 1 -2 -1 32767 -32768。其中前两个数是内存值最小的时候,中间两个数则是内存值最大的时候,最后输出的两个数是正数与负数的分界处。由此你可以清楚地看到计算机是如何储存一个整数的:计算机用$0000到$7FFF依次表示0到32767的数,剩下的$8000到$FFFF依次表示-32768到-1的数。32位有符号整数的储存方式也是类似的。稍加注意你会发现,二进制的第一位是用来表示正负号的,0表示正,1表示负。这里有一个问题:0本来既不是正数,也不是负数,但它占用了$0000的位置,因此有符号的整数类型范围中正数个数比负数少一个。对一个有符号的数进行not运算后,最高位的变化将导致正负颠倒,并且数的绝对值会差1。也就是说,not a实际上等于-a-1。这种整数储存方式叫做“补码”。
二进制中的1有奇数个还是偶数个()
我们可以用下面的代码来计算一个32位整数的二进制中1的个数的奇偶性,当输入数据的二进制表示里有偶数个数字1时程序输出0,有奇数个则输出1。例如,1314520的二进制101000000111011011000中有9个1,则x=1314520时程序输出1。
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">#include <stdio.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d", &a);
a=a^(a>>1);
a=a^(a>>2);
a=a^(a>>4);
a=a^(a>>8);
a=a^(a>>16);
printf("%d",a&1);
}</span>
为了说明上面这段代码的原理,我们还是拿1314520出来说事。1314520的二进制为101000000111011011000,第一次异或操作的结果如下:
00000000000101000000111011011000
XOR 0000000000010100000011101101100
—————————————
00000000000111100000100110110100
得到的结果是一个新的二进制数,其中右起第i位上的数表示原数中第i和i+1位上有奇数个1还是偶数个1。比如,最右边那个0表示原数末两位有偶数个1,右起第3位上的1就表示原数的这个位置和前一个位置中有奇数个1。对这个数进行第二次异或的结果如下:
00000000000111100000100110110100
XOR 000000000001111000001001101101
—————————————
00000000000110011000101111011001
结果里的每个1表示原数的该位置及其前面三个位置中共有奇数个1,每个0就表示原数对应的四个位置上共偶数个1。一直做到第五次异或结束后,得到的二进制数的最末位就表示整个32位数里有多少个1,这就是我们最终想要的答案。
计算二进制中的1的个数
同样假设x是一个32位整数。经过下面五次赋值后,x的值就是原数的二进制表示中数字1的个数。
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">#include <cstdio>
using namespace std;
int main(){
int x;
scanf("%d",&x);
x = (x&0x55555555) + ((x>>1) & 0x55555555);
x = (x&0x33333333) + ((x>>2) & 0x33333333);
x = (x&0x0F0F0F0F) + ((x>>4) & 0x0F0F0F0F);
x = (x&0x00FF00FF) + ((x>>8) & 0x00FF00FF);
x = (x&0x0000FFFF) + ((x>>16) & 0x0000FFFF);
printf("%d\n", x);
} </span>
为了便于解说,我们下面仅说明这个程序是如何对一个8位整数进行处理的。我们拿数字211来开刀。211的二进制为11010011。
+—+—+—+—+—+—+—+—+
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | <—原数
+—+—+—+—+—+—+—+—+
| 1 0 | 0 1 | 0 0 | 1 0 | <—第一次运算后
+——-+——-+——-+——-+
| 0 0 1 1 | 0 0 1 0 | <—第二次运算后
+—————+—————+
| 0 0 0 0 0 1 0 1 | <—第三次运算后,得数为5
+——————————-+
整个程序是一个分治的思想。第一次我们把每相邻的两位加起来,得到每两位里1的个数,比如前两位10就表示原数的前两位有2个1。第二次我们继续两两相加,10+01=11,00+10=10,得到的结果是00110010,它表示原数前4位有3个1,末4位有2个1。最后一次我们把0011和0010加起来,得到的就是整个二进制中1的个数。程序中巧妙地使用取位和右移,比如第二行中$33333333的二进制为00110011001100….,用它和x做&运算就相当于以2为单位间隔取数。>>的作用就是让加法运算的相同数位对齐。
二分查找32位整数的前导0个数
程序思想是二分查找
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">#include<cstdio>
#include<iostream>
using namespace std;
int nlz(unsigned x)
{
int n;
if (x == 0) return(32);
n = 1;
if ((x >> 16) == 0) {n = n +16; x = x <<16;}
if ((x >> 24) == 0) {n = n + 8; x = x << 8;}
if ((x >> 28) == 0) {n = n + 4; x = x << 4;}
if ((x >> 30) == 0) {n = n + 2; x = x << 2;}
n = n - (x >> 31);
return n;
}
</span>
只用位运算来取绝对值
假设x为32位整数,则x xor (not (x shr 31) + 1) + x shr 31的结果是x的绝对值
x shr 31是二进制的最高位,它用来表示x的符号。如果它为0(x为正),则not (x shr 31) + 1等于$00000000,异或任何数结果都不变;如果最高位为1(x为负),则not (x shr 31) + 1等于$FFFFFFFF,x异或它相当于所有数位取反,异或完后再加一。
二进制逆序
[cpp] view plain
copy
<span style="font-size:13px;">#include<cstdio>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
int x;
scanf("%d", &x);
x = (x & 0x55555555) << 1 | (x & 0xAAAAAAAA) >> 1;
x = (x & 0x33333333) << 2 | (x & 0xCCCCCCCC) >> 2;
x = (x & 0x0F0F0F0F) << 4 | (x & 0xF0F0F0F0) >> 4;
x = (x & 0x00FF00FF) << 8 | (x & 0xFF00FF00) >> 8;
x = (x & 0x0000FFFF) << 16 | (x & 0xFFFF0000) >> 16;
printf("%d\n", x);
}</span>
它的原理和刚才求二进制中1的个数那个例题是大致相同的。程序首先交换每相邻两位上的数,以后把互相交换过的数看成一个整体,继续进行以2位为单位、以4位为单位的左右对换操作。我们再次用8位整数211来演示程序执行过程:
+—+—+—+—+—+—+—+—+
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | <—原数
+—+—+—+—+—+—+—+—+
| 1 1 | 1 0 | 0 0 | 1 1 | <—第一次运算后
+——-+——-+——-+——-+
| 1 0 1 1 | 1 1 0 0 | <—第二次运算后
+—————+—————+
| 1 1 0 0 1 0 1 1 | <—第三次运算后
+——————————-+
操作技巧
博客分类: acm_算法
F#
检测一个无符号数是不为2^n-1(^为幂): x&(x+1) <o:p></o:p>
将最右侧0位改为1位: x | (x+1) <o:p></o:p>
二进制补码运算公式:
-x = ~x + 1 = ~(x-1)
~x = -x-1
-(~x) = x+1
~(-x) = x-1
x+y = x - ~y - 1 = (x|y)+(x&y)
x-y = x + ~y + 1 = (x|~y)-(~x&y)
x^y = (x|y)-(x&y)
x|y = (x&~y)+y
x&y = (~x|y)-~x <o:p></o:p>
x==y: ~(x-y|y-x)
x!=y: x-y|y-x
x< y: (x-y)^((x^y)&((x-y)^x))
x<=y: (x|~y)&((x^y)|~(y-x))
x< y: (~x&y)|((~x|y)&(x-y))//无符号x,y比较
x<=y: (~x|y)&((x^y)|~(y-x))//无符号x,y比较 <o:p></o:p>
使用位运算的无分支代码: <o:p></o:p>
计算绝对值
int abs( int x )
{
int y ;
y = x >> 31 ;
return (x^y)-y ;//or: (x+y)^y
} <o:p></o:p>
符号函数:sign(x) = -1, x<0; 0, x == 0 ; 1, x > 0
int sign(int x)
{
return (x>>31) | (unsigned(-x))>>31 ;//x=-2^31时失败(^为幂)
} <o:p></o:p>
三值比较:cmp(x,y) = -1, x y
int cmp( int x, int y )
{
return (x>y)-(x-y) ;
} <o:p></o:p>
doz=x-y, x>=y; 0, x<y></y> int doz(int x, int y )
{
int d ;
d = x-y ;
return d & ((~(d^((x^y)&(d^x))))>>31) ;
} <o:p></o:p>
int max(int x, int y )
{
int m ;
m = (x-y)>>31 ;
return y & m | x & ~m ;
} <o:p></o:p>
不使用第三方交换x,y:
1.x ^= y ; y ^= x ; x ^= y ;
2.x = x+y ; y = x-y ; x = x-y ;
3.x = x-y ; y = y+x ; x = y-x ;
4.x = y-x ; x = y-x ; x = x+y ; <o:p></o:p>
双值交换:x = a, x==b; b, x==a//常规编码为x = x==a ? b :a ;
1.x = a+b-x ;
2.x = a^b^x ; <o:p></o:p>
下舍入到2的k次方的倍数:
1.x & ((-1)< 2.(((unsigned)x)>>k)<<k></k> 上舍入:
1. t = (1< 2.t = (-1)<<k x="(x-t-1)&t"></k>
位计数,统计1位的数量:
1.
int pop(unsigned x)
{
x = x-((x>>1)&0x55555555) ;
x = (x&0x33333333) + ((x>>2) & 0x33333333 ) ;
x = (x+(x>>4)) & 0x<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv> ;
x = x + (x>>8) ;
x = x + (x>>16) ;
return x & 0x<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="3" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0000003f</st1:chmetcnv> ;
}
2.
int pop(unsigned x) {
static char table[256] = { 0,1,1,2, 1,2,2,3, ...., 6,7,7,8 } ;
return table[x&0xff]+table[(x>>8)&0xff]+table[(x>>16)&0xff]+table[(x>>24)] ;
} <o:p></o:p>
奇偶性计算:
x = x ^ ( x>>1 ) ;
x = x ^ ( x>>2 ) ;
x = x ^ ( x>>4 ) ;
x = x ^ ( x>>8 ) ;
x = x ^ ( x>>16 ) ;
结果中位于x最低位,对无符号x,结果的第i位是原数第i位到最左侧位的奇偶性 <o:p></o:p>
位反转:
unsigned rev(unsigned x)
{
x = (x & 0x55555555) << 1 | (x>>1) & 0x55555555 ;
x = (x & 0x33333333) << 2 | (x>>2) & 0x33333333 ;
x = (x & 0x<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv>) << 4 | (x>>4) & 0x<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0f</st1:chmetcnv> ;
x = (x<<24) | ((x&0xff00)<<8) | ((x>>8) & 0xff00) | (x>>24) ;
return x ;
} <o:p></o:p>
递增位反转后的数:
unsigned inc_r(unsigned x)
{
unsigned m = 0x80000000 ;
x ^= m ;
if( (int)x >= 0 )
do { m >>= 1 ; x ^= m ; } while( x < m ) ;
return x ;
} <o:p></o:p>
混选位:
abcd efgh ijkl mnop ABCD EFGH IJKL MNOP->aAbB cCdD eEfF gGhH iIjJ kKlL mMnN oOpP
unsigned ps(unsigned x)
{
unsigned t ;
t = (x ^ (x>>8)) & 0x0000ff00; x = x ^ t ^ (t<<8) ;
t = (x ^ (x>>4)) & 0x<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">00f</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="F" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">000f</st1:chmetcnv>0; x = x ^ t ^ (t<<4) ;
t = (x ^ (x>>2)) & 0x<st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="C" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0c</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="C" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0c</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="C" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0c</st1:chmetcnv><st1:chmetcnv w:st="on" tcsc="0" unitname="C" sourcevalue="0" numbertype="1" negative="False" hasspace="False">0c</st1:chmetcnv>; x = x ^ t ^ (t<<2) ;
t = (x ^ (x>>1)) & 0x22222222; x = x ^ t ^ (t<<1) ;
return x ;
} <o:p></o:p>
位压缩:
选择并右移字x中对应于掩码m的1位的位,如:compress(abcdefgh,01010101)=0000bdfh
compress_left(x,m)操作与此类似,但结果位在左边: bdfh0000.
unsigned compress(unsigned x, unsigned m)
{
unsigned mk, mp, mv, t ;
int i ; <o:p></o:p>
x &= m ;
mk = ~m << 1 ;
for( i = 0 ; i < 5 ; ++i ) {
mp = mk ^ ( mk << 1) ;
mp ^= ( mp << 2 ) ;
mp ^= ( mp << 4 ) ;
mp ^= ( mp << 8 ) ;
mp ^= ( mp << 16 ) ;
mv = mp & m ;
m = m ^ mv | (mv >> (1< t = x & mv ;
x = x ^ t | ( t >> ( 1< mk = mk & ~mp ;
}
return x ;
} <o:p></o:p>
位运算应用
分类: C/C++
2007-07-03 18:49 1026人阅读 评论(0) 收藏 举报
1.移位运算避免乘法
使用移位运算来避免乘法运算是一种常用技巧,不过乘数必须都是正整数,而且必须至少有一个是 2 的 n 次方,例如:2,4,8,16,32……移位运算的特点是速度快,而乘法运算速度较慢,把乘法运算转化为移位运算可以稍微提高程序运行效率。例如:
num *= 32;
等同于
num <<= 5; /* 2 的 5 次方等于 32 */
如果乘数不是 2 的 n 次方,我们可以把乘数分解成几个 2 的 n 次方的和:
num *= 20;
等于
num *= (16 + 4);
等于
num = num * 16 + num * 4;
等于
num = (num << 4) + (num << 2);
不过,现在的编译器很聪明,它们会代替我们做这种优化。也就是说,如果我们写的语句是:
num *= 100;
编译器会把这个语句优化为:
num = (num << 6) + (num << 5) + (num << 2);
所以,我们没有必要手工进行这种优化,因为编译器会替我们完成。而且,就算进行了这种优化,速度也不会有太大提高。我们应该把精力用来改进算法,一个好的算法可以让程序运行效率大大提高!
2.位运算的一些应用
移位运算与位运算结合能实现许多与位串运算有关的复杂计算。设变量的位自右至左顺序编号,自0位至15位,有关指定位的表达式是不超过15的正整数。以下各代码分别有它们右边注释所示的意义:
(1) 判断int型变量a是奇数还是偶数,尤其是对大数的判断
a&1 == 0 偶数
a&1 == 1 奇数
(2) 取int型变量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int))
a>>k&1
(3) 将int型变量a的第k位清0
a=a&~(1<<k)
(4) 将int型变量a的第k位置1
a=a|(1<<k)
(5) int型变量循环左移k次
a=a<<k|a>>16-k (设sizeof(int)=16)
(6) int型变量a循环右移k次
a=a>>k|a<<16-k (设sizeof(int)=16)
(7) 实现最低n位为1,其余位为0的位串信息:
~(~0 << n)
(8)截取变量x自p位开始的右边n位的信息:
(x >> (1+p-n)) & ~(~0 << n)
(9)截取old变量第row位,并将该位信息装配到变量new的第15-k位
new |= ((old >> row) & 1) << (15 – k)
(10)设s不等于全0,代码寻找最右边为1的位的序号j:
for(j = 0; ((1 << j) & s) == 0; j++) ;