优秀程序员不得不知道的20个位运算技巧

忘是亡心i 2022-09-18 01:52 129阅读 0赞

一提起位运算，人们往往想到它的高效性，无论是嵌入式编程还是优化系统的核心代码，适当的运用位运算总是一种迷人的手段，或者当您求职的时候，在代码中写入适当的位运算也会让您的程序增加一丝亮点，最初当我读《编程之美》求“1的数目”时，我才开始觉得位运算是如此之美，后来读到 《Hacker's Delight》，感慨到Henry S.Warren把位运算运用的如此神出鬼没，很多程序都十分精妙，我觉得在一个普通的程序中大量运用这样的代码的人简直是疯了！但掌握简单的位运算技巧还是必要的，所以今天写这篇博文把我积累的一些位运算技巧分享给大家，这些技巧不会是如求“1的数目”的技巧，是最基本的一行位运算技巧！

**Welcome To My BitTricks**

# 1.获得int型最大值 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getMaxInt()\{ 
2.  **return** (1 << 31) - 1;//2147483647， 由于优先级关系，括号不可省略
3.  \}

##  ##

## 另一种写法 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getMaxInt()\{ 
2.  **return** ~(1 << 31);//2147483647
3.  \}

## 另一种写法 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getMaxInt()\{ //有些编译器不适用
2.  **return** (1 << -1) - 1;//2147483647
3.  \}

## C语言中不知道int占几个字节时候 ##

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getMaxInt()\{ 
2.  **return** ((unsigned **int**) - 1) >> 1;//2147483647
3.  \}

# 2.获得int型最小值 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getMinInt()\{ 
2.  **return** 1 << 31;//-2147483648
3.   \}

## 另一种写法 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getMinInt()\{ //有些编译器不适用
2.  **return** 1 << -1;//-2147483648
3.  \}

# 3.获得long类型的最大值 #

## C语言版 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **long** getMaxLong()\{ 
2.  **return** ((unsigned **long**) - 1) >> 1;//2147483647
3.  \}

## JAVA版 ##

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **long** getMaxLong()\{ 
2.  **return** ((**long**)1 << 127) - 1;//9223372036854775807
3.  \}

获得long最小值，和其他类型的最大值，最小值同理.

# 4.乘以2运算 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** mulTwo(**int** n)\{ //计算n\*2 
2.  **return** n << 1; 
3.  \}

# 5.除以2运算 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** divTwo(**int** n)\{ //负奇数的运算不可用
2.  **return** n >> 1;//除以2
3.  \}

# 6.乘以2的m次方 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** mulTwoPower(**int** n,**int** m)\{ //计算n\*(2^m)
2.  **return** n << m; 
3.  \}

# 7.除以2的m次方 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** divTwoPower(**int** n,**int** m)\{ //计算n/(2^m)
2.  **return** n >> m; 
3.  \}

# 8.判断一个数的奇偶性 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **boolean** isOddNumber(**int** n)\{ 
2.  **return** (n & 1) == 1; 
3.  \}

# 9.不用临时变量交换两个数（面试常考） #

## C语言版 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **void** swap(**int** \*a,**int** \*b)\{ 
2.   (\*a) ^= (\*b) ^= (\*a) ^= (\*b); 
3.  \}

## 通用版（一些语言中得分开写） ##

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  a ^= b; 
2.  b ^= a; 
3.  a ^= b;

# 10.取绝对值（某些机器上，效率比n>0 ? n:-n 高） #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** abs(**int** n)\{ 
2.  **return** (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31); 
3.  /\* n>>31 取得n的符号，若n为正数，n>>31等于0，若n为负数，n>>31等于-1
4.  若n为正数 n^0=0,数不变，若n为负数有n^-1 需要计算n和-1的补码，然后进行异或运算，
5.  结果n变号并且为n的绝对值减1，再减去-1就是绝对值 \*/
6.  \}

# 11.取两个数的最大值（某些机器上，效率比a>b ? a:b高） #

## 通用版 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** max(**int** a,**int** b)\{ 
2.  **return** b & ((a-b) >> 31) | a & (~(a-b) >> 31); 
3.  /\*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1\*/
4.  \}

## C语言版 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** max(**int** x,**int** y)\{ 
2.  **return** x ^ ((x ^ y) & -(x < y)); 
3.  /\*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
4.  、 与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变\*/
5.  \}

# 12.取两个数的最小值（某些机器上，效率比a>b ? b:a高） #

## 通用版 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** min(**int** a,**int** b)\{ 
2.  **return** a & ((a-b) >> 31) | b & (~(a-b) >> 31); 
3.  /\*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1\*/
4.  \}

## C语言版 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** min(**int** x,**int** y)\{ 
2.  **return** y ^ ((x ^ y) & -(x < y)); 
3.  /\*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
4.   与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变\*/
5.  \}

# 13.判断符号是否相同 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **boolean** isSameSign(**int** x, **int** y)\{ //有0的情况例外
2.  **return** (x ^ y) >= 0; // true 表示 x和y有相同的符号， false表示x，y有相反的符号。
3.  \}

# 14.计算2的n次方 #

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getFactorialofTwo(**int** n)\{ //n > 0
2.  **return** 2 << (n-1);//2的n次方
3.  \}

# 15.判断一个数是不是2的幂 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **boolean** isFactorialofTwo(**int** n)\{ 
2.  **return** n > 0 ? (n & (n - 1)) == 0 : **false**; 
3.  /\*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
4.   所以做与运算结果为0\*/
5.  \}

# 16.对2的n次方取余 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** quyu(**int** m,**int** n)\{ //n为2的次方
2.  **return** m & (n - 1); 
3.  /\*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
4.   所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位\*/
5.  \}

# 17.求两个整数的平均值 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getAverage(**int** x, **int** y)\{ 
2.  **return** (x + y) >> 1; 
3.  ｝

## 另一种写法 ##

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getAverage(**int** x, **int** y)\{ 
2.  **return** ((x ^ y) >> 1) + (x & y); 
3.  /\*(x^y) >> 1得到x，y其中一个为1的位并除以2，
4.   x&y得到x，y都为1的部分，加一起就是平均数了\*/
5.  
6.  \}

**下面是三个最基本对二进制位的操作**

# 18.从低位到高位,取n的第m位 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** getBit(**int** n, **int** m)\{ 
2.  **return** (n >> (m-1)) & 1; 
3.  \}

# 19.从低位到高位.将n的第m位置1 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** setBitToOne(**int** n, **int** m)\{ 
2.  **return** n | (1 << (m-1)); 
3.  /\*将1左移m-1位找到第m位，得到000...1...000
4.   n在和这个数做或运算\*/
5.  \}

# 20.从低位到高位,将n的第m位置0 #

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **int** setBitToZero(**int** n, **int** m)\{ 
2.  **return** n & ~(1 << (m-1)); 
3.  /\* 将1左移m-1位找到第m位，取反后变成111...0...1111
4.   n再和这个数做与运算\*/
5.  \}

# **另附一些对程序效率上没有实质提高的位运算技巧，一些也是位运算的常识（面试也许会遇到）** #

## 计算n+1 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  \-~n

## 计算n-1 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  ~-n

## 取相反数 ##

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  ~n + 1;

### 另一种写法 ###

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  (n ^ -1) + 1;

## if(x == a) x = b; if(x == b) x = a; ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  x = a ^ b ^ x;

## sign函数，参数为n，当n>0时候返回1，n<0时返回-1，n=0时返回0 ##

**\[cpp\]** [view plain][] [copy][view plain]

1.  **return** !!n - (((unsigned)n >> 31) << 1);

如果您知道实用的一行位运算技巧请留言，博主不胜感激，还有我总结的位运算难免有不健壮之处，请您多多批评。

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