位运算应用口诀和实例(转高傲笨狼)

本文深入浅出地介绍了位运算的基本概念、应用场景及优化技巧。涵盖了按位与、或、异或、取反、左移、右移等运算的使用方法,并通过大量实例展示了位运算在实际编程中的高效运用。

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 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 (源操纵数掩码mask

1) 按位与-- &

清零特定位 (mask中特定地位0,其它位为1s=s&mask

取某数中指定位 (mask中特定地位1,其它位为0s=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-- ^

使特定位的值取反 (mask中特定地位1,其它位为0 s=s^mask

不引入第三变量,互换两个变量的值 (设 a=a1b=b1

  目 标 操 作 操纵后状况

a=a1^b1 a=a^b a=a1^b1b=b1

b=a1^b1^b1 b=a^b a=a1^b1b=a1

a=b1^a1^a1 a=a^b a=b1b=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xy斗劲

x<=y: ~x|y&((x^y|~y-x))//无符号xy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=012……sizeofint)),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sizeofint=16

6) int型变量a轮回右移k次,即a=a>>k|a<<16-k (设sizeofint=16

7)整数的均匀值

对于两个整数xy,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 averageint x, int y) //返回X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 power2int x

{

  return ((x&x-1))==0&&x!=0);

}

9)不消temp互换两个整数

void swapint 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) % 等价于 a & 1   

15) if x == a) x= b;

   else x= a;

   等价于 x= a ^ b ^ x;

16) 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->101101k=3) | x | 1 << k-1))

把右数第k位变成0 | 101101->101001k=3) | x & ~ 1 << k-1))

右数第k位取反 101001->101101k=3) | x ^ 1 << k-1))

取末三位 1101101->101) | x & 7

取末k位 1101101->1101k=5) | x & ((1 << k-1

取右数第k位 1101101->1k=4) | x >> k-1) & 1

把末k位变成1 | 101001->101111k=4) | x | 1 << k-1

k位取反 101001->100110k=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:01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 = axor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#@,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#@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,xy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

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<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01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$0000$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

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<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b0)。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2b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 << 1a * 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2b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27Hash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25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

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<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$7FFF依次表示032767的数,剩下的$8000$FFFF依次表示-32768-1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91,则x=1314520时程序输出1

[cpp] view plain

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<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ii+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

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<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21。第二次我们继续两两相加,10+01=1100+10=10,得到的结果是00110010,它表示原数前4位有31,末4位有21。最后一次我们把00110010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&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x32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0x为正),则not (x shr 31) + 1等于$00000000,异或任何数结果都不变;如果最高位为1x为负),则not (x shr 31) + 1等于$FFFFFFFFx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

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<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2k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)&amp;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m1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 的 次方,例如:2481632……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 次方等于 32 */

如果乘数不是 的 次方,我们可以把乘数分解成几个 的 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) int型变量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int))

 a>>k&1

    (3) int型变量a的第k位清0

 a=a&~(1<<k)

    (4) 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

 a=a<<k|a>>16-k   (sizeof(int)=16)

    (6) int型变量a循环右移k

 a=a>>k|a<<16-k   (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xp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

 new |= ((old >> row) & 1) << (15 – k)

    (10)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++) ;


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