科百科
当前位置: 首页 范文大全

位运算的实际意义(常见的位运算)

时间:2023-07-04 作者: 小编 阅读量: 4 栏目名: 范文大全

位操作是各大互联网公司面试经常会问的一类问题。

计算机中的数在内存中都是以二进制形式进行存储的,用位操作就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作,因此其执行效率非常高,在程序中尽量使用位运算进行操作,这会大大提高程序的性能。位操作是各大互联网公司面试经常会问的一类问题。

位操作符

& 与运算 两个位都是 1 时,结果才为 1,否则为 0,如:

| 或运算 两个位都是 0 时,结果才为 0,否则为 1,如:

^ 异或运算,两个位相同则为 0,不同则为 1,如:

~ 取反运算,0 则变为 1,1 则变为 0,如:

<< 左移运算,向左进行移位操作,高位丢弃,低位补 0,如:

>> 右移运算,向右进行移位操作,对无符号数,高位补 0,对于有符号数,高位补符号位,如:

常见位运算问题

1. 位操作实现乘除法

数 a 向右移一位,相当于将 a 除以 2;数 a 向左移一位,相当于将 a 乘以 2


2. 位操作交货两数

位操作交换两数可以不需要第三个临时变量,虽然普通操作也可以做到,但是没有其效率高

位与操作解释:

  • 第一步:a ^= b ---> a = (a^b);
  • 第二步:b ^= a ---> b = b^(a^b) ---> b = (b^b)^a = a
  • 第三步:a ^= b ---> a = (a^b)^a = (a^a)^b = b

3. 位操作判断奇偶数

只要根据数的最后一位是 0 还是 1 来决定即可,为 0 就是偶数,为 1 就是奇数。


4. 位操作交换符号

交换符号将正数变成负数,负数变成正数

整数取反加 1,正好变成其对应的负数(补码表示);负数取反加一,则变为其原码,即正数。


5. 位操作求绝对值

整数的绝对值是其本身,负数的绝对值正好可以对其进行取反加一求得,即我们首先判断其符号位(整数右移 31 位得到 0,负数右移 31 位得到 -1,即 0xffffffff),然后根据符号进行相应的操作

上面的操作可以进行优化,可以将 i == 0 的条件判断语句去掉。我们都知道符号位i只有两种情况,即 i = 0 为正,i = -1为负。对于任何数与 0 异或都会保持不变,与 -1 即 0xffffffff 进行异或就相当于对此数进行取反,因此可以将上面三目元算符转换为 ((a^i)-i),即整数时 a 与 0 异或得到本身,再减去 0,负数时与 0xffffffff 异或将 a 进行取反,然后在加上 1,即减去 i(i =-1)


6. 位操作进行高低位交换

给定一个 16 位的无符号整数,将其高 8 位与低 8 位进行交换,求出交换后的值,如:

从上面移位操作我们可以知道,只要将无符号数 a >> 8 即可得到其高 8 位移到低 8 位,高位补 0;将 a << 8 即可将 低 8 位移到高 8 位,低 8 位补 0,然后将 a >> 8 和 a << 8 进行或操作既可求得交换后的结果。


7. 位操作进行二进制逆序

将无符号数的二进制表示进行逆序,求取逆序后的结果,如:

在字符串逆序过程中,可以从字符串的首尾开始,依次交换两端的数据。在二进制中使用位的高低位交换会更方便进行处理,这里我们分组进行多步处理。

  • 第一步:以每 2 位为一组,组内进行高低位交换
  • 第二步:在上面的基础上,以每 4 位为 1 组,组内高低位进行交换
  • 第三步:以每 8 位为一组,组内高低位进行交换
  • 第四步:以每 16 位为一组,组内高低位进行交换

对于上面的第一步,依次以 2 位作为一组,再进行组内高低位交换,这样处理起来比较繁琐,下面介绍另外一种方法进行处理。先分别取原数 10000110 11011000 的奇数位和偶数位,将空余位用 0 填充:

再将奇数位右移一位,偶数位左移一位,此时将两个数据相或即可以达到奇偶位上数据交换的效果:

上面的方法用位操作可以表示为:

  • 取 a 的奇数位并用 0 进行填充可以表示为:a & 0xAAAA
  • 取 a 的偶数为并用 0 进行填充可以表示为: a & 0x5555 因此,上面的第一步可以表示为:
  • a = ((a & 0xAAAA) >> 1) | ((a & 0x5555) << 1)
  • 同理,可以得到其第二、三和四步为:
  • a = ((a & 0xCCCC) >> 2) | ((a & 0x3333) << 2)
  • a = ((a & 0xF0F0) >> 4) | ((a & 0x0F0F) << 4)
  • a = ((a & 0xFF00) >> 8) | ((a & 0x00FF) << 8)
  • 因此整个操作为:

8. 位操作统计二进制中 1 的个数

统计二进制 1 的个数可以分别获取每个二进制位数,然后再统计其 1 的个数,此方法效率比较低。这里介绍另外一种高效的方法,同样以 34520 为例,我们计算其 a &= (a-1) 的结果:

  • 第一次:计算前:1000 0110 1101 1000 计算后:1000 0110 1101 0000
  • 第二次:计算前:1000 0110 1101 0000 计算后:1000 0110 1100 0000
  • 第二次:计算前:1000 0110 1100 0000 计算后:1000 0110 1000 0000 我们发现,每计算一次二进制中就少了一个 1,则我们可以通过下面方法去统计:
,
    推荐阅读
  • 如何挽留自己的婚姻(怎样挽回婚姻)

    如何挽留自己的婚姻首先需要缓和双方关系,当婚姻关系出现问题妻双方想要离婚,这会让双方关系变得十分敏感。这个,一旦使用了错误的挽回方式就会导致双方关系的进一步恶劣。所以在这个时候,需要做的第一件事就是要缓和双方的矛盾,避免关系进一步恶化,给挽回带来困难。多鼓励和多肯定让对方在劳累一天之后,在家庭或者在个人身上及时减压并为第二天的工作充满能量。

  • 驾照科目三考试扣分要带什么(科目三里哪些项目会被扣5分)

    当发现有社会车辆出现不应该强行躲避,但最好是可以有预案,不应该距离过近。允许的做法是前方有社会车辆,如果在考试的区域出现,可以停车等待,等社会车辆驶离考试区域再进行加速通行。这样做可以顺利的通过考试,又不会因为前方的车辆影响自己的操作。

  • 人的一生中得两个知己足矣(有一个知己足矣)

    一生遇见这么一个人那该多好,开心时候分享你的开心,难过时承担你的难过,一直陪伴在你的身边,不离不弃。人与人之间或许有一个共同爱好,一个共同喜欢的东西,就会找到心灵最深处的美好,互相关心,互相关爱,一起成长。我们会在成长的一路上遇到形形色色的人,也会遇到自己的心灵知己,他见证你的所有成长,所有进步。

  • 脆虾的正确做法(大厨教你红溜脆虾家常简单的做法)

    下面就为大家详细的分享一下,这道红溜脆虾的做法,喜欢的朋友快来学习一下吧。然后把油温升高至6成热,倒入虾仁快速复炸5秒钟,把虾仁炸至金黄焦酥捞出来控油。

  • 传感器名词解析(基础干货传感器专业术语大全)

    7.零位使输出的绝对值为最小的状态,例如平衡状态。

  • 择天记剧情简介(电视剧择天记剧情简介)

    神石自此成为人间圣物,天下因此纷乱久矣。直至人族联合西域妖族,将魔族驱赶到极地草原,方始承平。少年陈长生身世神秘,在襁褓之中被师父计道人从黄金巨龙口中救下,收为关门弟子。然而陈长生体质特异,无法修行,命数活不过二十岁。因缘际会与自身努力,陈长生抵挡住了种种势力的打压,迈过修行关隘,实力一日千里。然而一切却只是开始,随着天下格局的变动,陈长生不得不卷入其中。

  • 红酒真假如何鉴别(红酒真假鉴别方法)

    红酒真假如何鉴别酒塞辨别法打开酒瓶,看木头酒塞上的文字是否与酒瓶标签上的文字一样。在法国,一般酒瓶与酒塞都是专用的。酒瓶外观辨别法看红酒瓶的标签印刷是否清楚,是否有仿冒翻印的迹象,看酒瓶的封盖是否有异样,有没有被打开过的痕迹。餐巾纸检查法在白色的餐纸上滴几滴红酒,如果均匀扩散就是真酒,否则就是勾兑的假红酒,这是因为色素颗粒大,会沉淀在餐纸中间,往外扩散的其实只是水迹。

  • 鳜鱼养殖技术及饲料(鳜鱼的养殖技术)

    鳜属于完全淡水生活的鱼类,喜欢栖息于江河、湖泊、水库等水草茂盛较洁净的水体中,现人工养殖也比较多见。选择干净、健康的鱼苗投放,密度空在一亩1500-1800尾左右。喂食做到定点定时,吃不完的及时捞出以免污染水质。

  • 一粒种子明白了什么道理(叶圣陶的一粒种子说明了什么道理)

    接下来我们就一起去了解一下吧!一粒种子明白了什么道理叶圣陶童话《一粒种子》非常朴实,给我们的启示是:凡事都要有一颗平常心,凡事都要靠自己。童话故事的内容:一粒可爱的种子,如果种植出来,可以长出最绿的叶,开出最美的花,散发出最迷人的香味。可是经过国王,富翁,商人,士兵一路下来,变成了一粒又丑又臭的种子,落在了农夫手里,却开出了最美丽的花,散放出了最纯美的香气,无论谁走近它,都会带着微笑和香气离开。

  • 王大锤和白客谁厉害(曾因演面瘫一夜爆红)

    万万没想到他就是这部网剧里的男主角王大锤的饰演者白客。加上他平平无奇的气质,这就是叫兽心目中的“王大锤”,于是主动邀请他加入万合天宜。当时这对白客来说就是喜从天降,不顾父母的反对立马决定开始北漂。经过一年的艰苦奋斗,由叫兽易小星执导,白客,刘循子墨等人主演,迷你喜剧《万万没想到》在线上开播。白客在剧中饰演外表狠戾,内心率真,真性情的街头混混。