- 场景描述
现有一组开关“A,B,C”，每个开关只有两种状态（开或关）刚好可以对应二进制数的两个值（1和0）
若这组开关的当前状态是“A开B关C开”，则可以用一个唯一的二进制数表示： “101”
因为“101”对应的十进制数是“5”，所以我们将这组开关状态记作“5”
本工具可以帮助计算一组开关对应的十进制数，并且可以将一个十进制数转换成指定位数的二进制数（一组开关的状态）
- Tips
若要在已有的一组开关上增加一个开关，只能向左添加且保持原来的各个开关顺序不变
比如要在“A,B,C”上增加一个开关“D”，只能是“D,A,B,C”，不能是“A,B,C,D”或“D,B,A,C”
- 工具函数
package com.visy.utils;
/**
* 组合开关工具
* @author visy.wang
* @date 2024/8/2 10:30
*/
public class MixSwitchUtil {
/**
* 十进制数转换成一组开关状态（二进制数）
* 可指定开关个数（二进制位数），高位自动补0
* example：
* 设：num=10，对应二进制为1010，实际位数actualSize=4，size表示指定位数
* a.指定位数=实际位数
* size=4 --> 1010
* b.指定位数>实际位数，高位自动补0
* size=5 --> 01010，高位补“0”
* size=6 --> 001010，高位补“00”
* size=7 --> 0001010，高位补“000”
* c.指定位数<实际位数，丢弃高位
* size=3 --> 010，丢弃“1”
* size=2 --> 10，丢弃“10”
* size=1 --> 0，丢弃“101”
* d.指定位数<1，保留实际位数
* size=0 --> 1010
* size=-1 --> 1010
* @param num 十进制数
* @param size 开关个数（二进制位数）
* @return 二进制数组 [0,1,1]
*/
public static int[] toBinaries(int num, int size){
String s = Integer.toBinaryString(num);
int actualSize = s.length();
size = size<1 ? actualSize : size;
int[] binaries = new int[size];
if(size >= actualSize){
for(int i=0; i<actualSize; i++){
binaries[size-actualSize+i] = char2int(s.charAt(i));
}
}else{
for (int i=0; i<size; i++) {
binaries[i] = char2int(s.charAt(actualSize-size+i));
}
}
return binaries;
}
/**
* 计算一组开关对应的十进制数（二进制转十进制）
* @param binaries 一组开关状态值（每个数的值只能是0或1，1-开，0-关）
* @return 十进制结果
*/
public static int toInteger(Integer ...binaries){
StringBuilder s = new StringBuilder();
for (Integer binary : binaries) {
s.append(binary!=null&&binary==1 ? 1 : 0);
}
return Integer.parseInt(s.toString(), 2);
}
/**
* 计算一组开关对应的十进制数（数组版本）
* @param binaries 一组开关状态值数组（每个数的值只能是0或1，1-开，0-关）
* @return 十进制结果
*/
public static int toInteger(int[] binaries){
StringBuilder s = new StringBuilder();
for (int binary : binaries) {
s.append(binary==1 ? 1 : 0);
}
return Integer.parseInt(s.toString(), 2);
}
/**
* 计算一组开关对应的十进制数（二进制转十进制）
* @param binaries 一组开关状态值（true-开，false-关）
* @return 十进制结果
*/
public static int toInteger(boolean ...binaries){
StringBuilder s = new StringBuilder();
for (boolean binary : binaries) {
s.append(binary ? 1 : 0);
}
return Integer.parseInt(s.toString(), 2);
}
/**
* 修改指定未知的值（修改一组开关中某一个开关的状态）
* @param num 十进制数（一组状态）
* @param index 要修改的二进制位位置（从右往左，起始值1），即开关的位置
* @param value 要修改的状态值（0或1）
* @return 修改后的一组开关状态（十进制）
*/
public static int modify(int num, int index, int value){
if(index < 1){
return num;
}
int[] binaries;
int size = Integer.toBinaryString(num).length();
if(value == 1){
size = Math.max(size, index);
binaries = toBinaries(num, size);
binaries[size-index] = 1;
}else{
binaries = toBinaries(num, size);
if(index <= size){
binaries[size-index] = 0;
}
}
return toInteger(binaries);
}
/**
* 字符转换成数字
* @param ch 字符
* @return 数字
*/
private static int char2int(char ch){
return Integer.parseInt(String.valueOf(ch));
}
}
- 测试
package com.visy.utils;
import java.util.Arrays;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
/**
* 组合开关工具
* @author visy.wang
* @date 2024/8/2 10:30
*/
public class MixSwitchUtilTest {
public static void main(String[] args) {
int integer = MixSwitchUtil.toInteger(1, 0, 1, 1);
int[] binaries = MixSwitchUtil.toBinaries(integer, 4);
System.out.println(integer + " : " + JSON.toJSONString(binaries) + " : " + MixSwitchUtil.toInteger(binaries));
integer = MixSwitchUtil.toInteger(0, 0, 1);
binaries = MixSwitchUtil.toBinaries(integer, 3);
System.out.println(integer + " : " + JSON.toJSONString(binaries) + " : " + MixSwitchUtil.toInteger(binaries));
integer = MixSwitchUtil.toInteger(0, 0);
binaries = MixSwitchUtil.toBinaries(integer, 2);
System.out.println(integer + " : " + JSON.toJSONString(binaries) + " : " + MixSwitchUtil.toInteger(binaries));
integer = MixSwitchUtil.toInteger(true, false);
binaries = MixSwitchUtil.toBinaries(integer, 2);
System.out.println(integer + " : " + JSON.toJSONString(binaries) + " : " + MixSwitchUtil.toInteger(binaries));
int num = 10;
System.out.println("-----------------------------------------");
for (int i=1; i<=7 ; i++) {
System.out.println("num="+num+",size="+i+" --> "+Arrays.toString(MixSwitchUtil.toBinaries(num, i)));
}
System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");
int value = 1;
for (int i=-1; i<=7 ; i++) {
int m = MixSwitchUtil.modify(num, i, value);
System.out.println("原开关组："+num+ Arrays.toString(MixSwitchUtil.toBinaries(num, 0))
+"，修改位置："+i+"，修改值："+value+"，修改后的开关组："+m+Arrays.toString(MixSwitchUtil.toBinaries(m, 0)));
}
System.out.println("---------------------------------------------------------------------------------");
value = 0;
for (int i=-1; i<=7 ; i++) {
int m = MixSwitchUtil.modify(num, i, value);
System.out.println("原开关组："+num+ Arrays.toString(MixSwitchUtil.toBinaries(num, 0))
+"，修改位置："+i+"，修改值："+value+"，修改后的开关组："+m+Arrays.toString(MixSwitchUtil.toBinaries(m, 0)));
}
}
}
- 打印结果
11 : [1,0,1,1] : 11
1 : [0,0,1] : 1
0 : [0,0] : 0
2 : [1,0] : 2
-----------------------------------------
num=10,size=1 --> [0]
num=10,size=2 --> [1, 0]
num=10,size=3 --> [0, 1, 0]
num=10,size=4 --> [1, 0, 1, 0]
num=10,size=5 --> [0, 1, 0, 1, 0]
num=10,size=6 --> [0, 0, 1, 0, 1, 0]
num=10,size=7 --> [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0]
---------------------------------------------------------------------------------
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：-1，修改值：1，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：0，修改值：1，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：1，修改值：1，修改后的开关组：11[1, 0, 1, 1]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：2，修改值：1，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：3，修改值：1，修改后的开关组：14[1, 1, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：4，修改值：1，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：5，修改值：1，修改后的开关组：26[1, 1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：6，修改值：1，修改后的开关组：42[1, 0, 1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：7，修改值：1，修改后的开关组：74[1, 0, 0, 1, 0, 1, 0]
---------------------------------------------------------------------------------
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：-1，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：0，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：1，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：2，修改值：0，修改后的开关组：8[1, 0, 0, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：3，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：4，修改值：0，修改后的开关组：2[1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：5，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：6，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
原开关组：10[1, 0, 1, 0]，修改位置：7，修改值：0，修改后的开关组：10[1, 0, 1, 0]
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