Java位運算的示例分析

這篇文章給大家分享的是有關Java位運算的示例分析的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

位運算表達式由操作數和位運算符組成，實現對整數類型的二進制數進行位運算。位運算符可以分為邏輯運算符(包括~、＆、|和^)及移位運算符(包括>>、<<和>>>)。

1)左移位運算符（<<）能將運算符左邊的運算對象向左移動運算符右側指定的位數（在低位補0）。
2)“有符號”右移位運算符（>>）則將運算符左邊的運算對象向右移動運算符右側指定的位數。 “有符號”右移位運算符使用了“符號擴展”：若值為正，則在高位插入0；若值為負，則在高位插入1。
3)Java也添加了一種“無符號”右移位運算符（>>>），它使用了“零擴展”：無論正負，都在高位插入0。這一運算符是C或C++沒有的。
4)若對char，byte或者short進行移位處理，那么在移位進行之前，它們會自動轉換成一個int。 只有右側的5個低位才會用到。這樣可防止我們在一個int數里移動不切實際的位數。 若對一個long值進行處理，最后得到的結果也是long。此時只會用到右側的6個低位，防止移動超過long值里現成的位數。 但在進行“無符號”右移位時，也可能遇到一個問題。若對byte或short值進行右移位運算，得到的可能不是正確的結果（Java 1.0和Java 1.1特別突出）。 它們會自動轉換成int類型，并進行右移位。但“零擴展”不會發生，所以在那些情況下會得到-1的結果。

在進行位運算時，需要注意幾點:

(1)>>>和>>的區別是：在執行運算時，>>>運算符的操作數高位補0，而>>運算符的操作數高位移入原來高位的值。
(2)右移一位相當于除以2，左移一位(在不溢出的情況下)相當于乘以2；移位運算速度高于乘除運算。
(3)若進行位邏輯運算的兩個操作數的數據長度不相同，則返回值應該是數據長度較長的數據類型。
(4)按位異或可以不使用臨時變量完成兩個值的交換，也可以使某個整型數的特定位的值翻轉。
(5)按位與運算可以用來屏蔽特定的位，也可以用來取某個數型數中某些特定的位。
(6)按位或運算可以用來對某個整型數的特定位的值置1。

位運算符的優先級

~的優先級最高，其次是<<、>>和>>>，再次是＆，然后是^，優先級最低的是|。

位運算的應用

1.判斷int型變量a是奇數還是偶數

a&1 == 0 偶數
a&1 == 1 奇數

2.求平均值，比如有兩個int類型變量x、y,首先要求x+y的和，再除以2，但是有可能x+y的結果會超過int的最大表示范圍。

  (x&y)+((x^y)>>1);

知識點：>>n 相當于除于2^n ，<<n 相當于乘于2^n 。
x,y對應位均為1，相加后再除以2還是原來的數，如兩個00001000相加后除以2仍得00001000,那么我們把x與y分別分成兩個部分來看,兩者相同的位分別拿出來 則 :
x = (111111111111000)2 =  (111111111111000)2 +  (000000000000000)2
y =  (111111111111010)2 =  (111111111111000)2 +  (000000000000010)2
相同部分我們叫做x1,y1,不同部分我們叫做x2,y2.那么現在(x+y)/2 =(x1+y1)/2 +(x2 + y2)/2 ,因為x1 == y1 ,所以(x1+y1)/2 ==x1 ==y1,相同部分我們用與運算求出來 x1 = x&y ,不同部分的和我們用^求出來,然后除于2就是我們想要的結果了。

3.對于一個大于0的整數，判斷它是不是2的幾次方

((x&(x-1))==0)&&(x!=0)；
    /*如果是2的冪，n一定是100... n-1就是1111....
       所以做與運算結果為0*/

4.比如有兩個int類型變量x、y,要求兩者數字交換，位運算的實現方法

x ^= y;
    y ^= x;
    x ^= y;

5.求絕對值

int abs( int x ) {
         int y ;
         y = x >> 31 ;
        return (x^y)-y ;        //or: (x+y)^y
   }

6.取模運算，采用位運算實現

 a % (2^n) 等價于 a & (2^n - 1) ;或者 m % n 等價于 m & (n-1)

7.乘法運算 采用位運算實現

 a * (2^n) 等價于 a << n

8.除法運算轉化成位運算

  a / (2^n) 等價于 a>> n

9.求相反數

  (~x+1)

10.a % 2 等價于

   a & 1

11.取int型變量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int))

  a>>k&1   (先右移再與1)

12.將int型變量a的第k位清0

  a&~(1<<k)    (10000 取反后為00001 )

13.將int型變量a的第k位置1

  a|(1<<k)

14.int型變量循環左移k次

  a<<k|a>>16-k   (設sizeof(int)=16)

15.int型變量a循環右移k次

  a>>k|a<<16-k   (設sizeof(int)=16)

16.對于一個數 x >= 0，判斷是不是2的冪。

boolean isPower2(int x) {
        return ((x&(x-1))==0) && (x!=0);
    }

17.不用temp交換兩個整數

void swap(int x , int y) {
        x ^= y;
        y ^= x;
        x ^= y;
    }

18.條件判斷賦值簡寫

if (x == a)
        x= b;
　　 else
        x= a;
  等價于 x= a ^ b ^ x;

19.x的相反數

  (~x+1)

20.m乘以2的n次方

  m << n

21.m除以以2的n次方

  m >> n

22.求整數k從x位（高）到y位（低）間共有多少個1

public static int findChessNum(int x, int y, int k) {
  int result = 0;
  for (int i = y; i <= x; i++) {
    result += ((k >> (i - 1)) & 1);
  }
  return result;
  }

23.取絕對值

  int abs(int n){
      return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
  }
/* n>>31 取得n的符號，若n為正數，n>>31等于0，若n為負數，n>>31等于-1
若n為正數 n^0=0,數不變，若n為負數有n^-1 需要計算n和-1的補碼，然后進行異或運算， 結果n變號并且為n的絕對值減1，再減去-1就是絕對值 */

24.只出現一次的數字
給定一個非空整數數組，除了某個元素只出現一次以外，其余每個元素均出現兩次。找出那個只出現了一次的元素。
說明:你的算法應該具有線性時間復雜度。 你可以不使用額外空間來實現嗎？
示例 1:

輸入: [2,2,1]輸出: 1

示例 2:

輸入: [4,1,2,1,2]輸出: 4

這個題首先想到的就是異或的特性。相同的數字異或的結果為 0，那么出現奇數次的一定就是最后我們想要的結果。

public int singleNum(int[] nums){
    int res = num[0];
    for(int i=1;i<nums.length;i++){
        res ^= nums[i];
    }
    return res;
}

總結

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