常见的位运算使用

绝地灬酷狼 2022-11-13 01:56 173阅读 0赞

程序中的所有数在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作，它的效率会比编程语言的算术运算效率高。

## 常见的位运算 ##

常见的位运算符见表格中，主要有&(与)、|(或)、^(异或)、<<(左移位)和 >>(右移位)。

### ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21hZ2kxMjAx_size_16_color_FFFFFF_t_70][] ###

### &运算 ###

**&运算，称作 与运算，对于同为1的列运算结果为1，其余情况均为0。**

25&15

25二进制表示为 11001,15二进制表示为1111，按位&运算，对于同为1的位置取结果为1，其余均为0，最终结果为01001，01001十进制为9。

![20210325123333534.JPG][]

System.out.println(Integer.toBinaryString(25));
        System.out.println(Integer.toBinaryString(15));
    	System.out.println(25&15);

执行代码，可以得到结果 9

用途，利用&运算同1则1的特性，可以判断奇偶数，任何奇数的最后一位均为1，偶数则为0。任何一个数字num：num&1 = 1，则说明num的最后一位为1，其为奇数；若num&0 = 0，则说明num的最后一位为0，其为偶数。

![20210325124858160.JPG][]

System.out.println(25&1);
    	System.out.println(24&0);

运算结果为 1 和 0

### |运算 ###

**|运算，称作或运算，对于同为0的值运算结果为0，其余均为1**

25|15

25二进制表示为 11001，15二进制表示为1111，按位|运算，对于同为0的位置取结果为0，其余均为1，最终结果为11111，11111十进制为31。

![20210325151212872.JPG][]

System.out.println(25|15);

执行结果为 31

### ^运算 ###

**^运算称为异或运算，如果a、b两个值不相同，则异或结果为1。如果a、b两个值相同，异或结果为0。**

25^15

25二进制表示为 11001，15二进制表示为1111，按位^运算，对于不同的位取1，其余均为0，最终结果为10110，10110十进制为22。

![20210325155027286.JPG][]

异或运算jdk源码中，在HashMap取hash值的时候有使用

![20210325155852990.JPG][]

对hashCode值无符号右移16位，然后与hashCode值本身做异或操作，以获取一个比较准确的hash值。

### <<运算 ###

**a << b 表示把a转为二进制后左移b位（在后面添b个0），相当于乘以2的b次幂**

25 << 2 ，25二进制表示为11001，左移位两次后，相当于给二进制数字右边补两个0，为1100100，换算下来为100

![20210325130442325.JPG][]

System.out.println(25<<2);

基于移位运算的高效性，Java代码中不少使用移位运算的地方，HashMap源代码中

默认容量 1<<4 即初始容量16；hashmap最大容量 1<<30。

/**
         * The default initial capacity - MUST be a power of two.
         */
        static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
    
        /**
         * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
         * by either of the constructors with arguments.
         * MUST be a power of two <= 1<<30.
         */
        static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

hashMap扩容时，使用移位运算，增加一倍的容量

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### >>运算 ###

**a >> b 表示把a转为二进制后右移b位（去掉末b位），相当于除以2的b次幂。**

25>>2 ，25的二进制表示为11001，右移两位，相当于去掉末尾两位，结果为110，二进制110转换为10进制为6。

![20210325145223549.JPG][]

右移jdk源码中也有使用，例如ArrayList的扩容部分

ArrayList在扩容时，新容量newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1) ，oldCapacity >> 1 即对旧容量右移1位操作，对旧容量除以2，newCapacity 就为 1.5个oldCapacity。

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