Java位运算应用

最新推荐文章于 2025-05-13 09:37:56 发布

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博客介绍了常见位运算，如与、或、非、异或、左右位移的定义及示例。重点阐述了与或运算在包含关系判断上的应用，包括定义、测试方法、结果验证位和原理；还提及异或运算在变量值交换方面的应用及测试方法。测试代码存于Github。

测试代码在Github

常见的位运算包括：与(&)、或(|)、非(~)、异或(^)、左位移(<<)、右位移(>>或>>>)

与运算：运算符两边操作数同为1时结果为1，否则为0。例：1010 & 1100 = 1000，多位运算时按位与；
或运算：运算符两边操作数同为0时结果为0，否则为1。例：1010 | 1100 = 1110,多位运算同上；
非运算：对运算符右边的操作数按位取反，1变0，0变1。例：~1010 = 0101；
异或运算：运算符两边操作数按位同为1或0时结果为0，不同时为1。例：1010^1100 = 0110；
左位移运算：左丢弃最高位，0补最低位。例：1010<<2 = 1000,丢弃前两位10，低位补0；
右位移运算：(>>)"有符号"右移，符号为正，高位补0，符号为负高位补1。(>>>)"无符号"右移，无论正负，高位补0；

与或运算应用

包含关系判断

定义：

    /** 0000 */
    private static final int FLAG_ONE = 0x1;
    /** 0010 */
    private static final int FLAG_TWO = 0x2;
    /** 0100 */
    private static final int FLAG_FOUR = 0x4;
    /** 1000 */
    private static final int FLAG_EIGHT = 0x8;

    /** 1000 */
    private static int TARGET1 = FLAG_ONE | FLAG_EIGHT;
    
    /** 1010 */
    private static int TARGET2 = FLAG_ONE | FLAG_TWO | FLAG_EIGHT;

FLAG_ONE、FLAG_TWO、FLAG_FOUR、FLAG_EIGHT 二进制的值分别为0000、0010、0100、1000
TARGET1与TARGET2为或运算结果

测试方法：

    private static void test1() {
        int result1 = TARGET1 & FLAG_ONE;
        System.out.println("result1 = " + result1);
        int result2 = TARGET1 & FLAG_TWO;
        System.out.println("result2 = " + result2);
        int result4 = TARGET1 & FLAG_FOUR;
        System.out.println("result4 = " + result4);
        int result8 = TARGET1 & FLAG_EIGHT;
        System.out.println("result8 = " + result8);
    }

result1、result2、result4、result8结果表示了TARGET1与四个FLAG值的与运算

结果验证位：

    result1 = 1
    result2 = 0
    result4 = 0
    result8 = 8

TARGET1是FLAG_ONE与FLAG_EIGHT的或运算结果，所以对应的result1、result8都不为0

原理：

    1111 | 0000 = 1111
    1111 & 0000 = 0000
    1111 & 1111 = 1111
    
    1010 | 0101 = 1111
    1111 & 1010 = 1010
    1111 & 0101 = 0101
    
    a | b = c
    c & a = a
    c & b = b

异或运算应用

变量值交换

测试方法：

    private static void test3() {
        int var1 = FLAG_ONE;
        int var2 = FLAG_TWO;
        System.out.println("var1 = " + var1 + "; var2 = " + var2);
        // 交换var1和var2的值
        var1 = var1 ^ var2;
        // a ^ a = 0
        // b = (a ^ b) ^ b = a ^ (b ^ b) = a ^ 0 = a
        var2 = var1 ^ var2;
        // a = a ^ (a ^ b) = (a ^ a) ^ b = 0 ^ b = b
        var1 = var2 ^ var1;
        System.out.println("==========swicth===========");
        System.out.println("var1 = " + var1 + "; var2 = " + var2);
    }

原理：

    a ^ a = 0
    a ^ 0 = a