位运算在java项目中的使用场景案例分析

淡淡的烟草味﹌ 2022-12-30 12:59 125阅读 0赞

位运算在java项目中的使用场景案例分析：位运算是计算机底层的操作，执行效率可以说是最高的，因此，项目中的功能如果能用位运算，就尽量使用；下面我们详细分析位运算在项目中的使用场景。

1、判断一个整数的奇偶性：

采用 位与（&）运算方案： n 直接和1相与，结果为1即为奇数，结果为0即为偶数

核心代码：

public static void  isOdd(int n) {
            boolean flag =((n & 1) == 1);
            System.out.println("flag值为："+((n & 1) == 1));
            if(flag){
                System.out.println("n是奇数");
            }else {
                System.out.println("n是偶数");
            }
        }
        public static void main(String[] args) {
    
            isOdd(4);
        }
    }

执行结果：

![20201225154556483.png][]

项目中一般这样写最简洁：

//高效简洁的写法
    public static boolean isOdd(int n) {
    		return (n & 1) == 1;
    	}
    
    //通常效率低的写法
    public static boolean isOdd(int m) {
    		return (m % 2 == 1) ;
    			 
    	}

2、负整数的二进制表示

计算机对有符号数（包括浮点数）的表示有三种方法：原码、反码和补码， 补码=反码+1。在 二进制里，是用 0 和 1 来表示正负的，最高位为符号位，最高位为 1 代表负数，最高位为 0 代表正数。 以java中8位的byte为例，最大值为：0111 1111，最小值为1000 0001。

那么根据十进制的数字，我们如何转换为二进制呢？对于正数我们直接转换即可，对于负数则有一个过程。

以负数-5为例：

a.先将-5的绝对值5转换成二进制，原码即为00000000000000000000000000000 0101；注意-5的原码为100000000000000000000000000000101

b.然后求该二进制的反码，即为 1111 1010；

c.最后将反码加1，即为：1111 1011

代码测试：

public static void main(String[] args) {
            // Integer是32位的(bit)
            System.out.println("整数-5的二进制表示："+Integer.toBinaryString(-5));
    
    }

执行结果：

![20201225155130921.png][]

java中所有整数都是用补码表示的：正数的补码与其原码相同，负数的补码是其反码的末位加一。 此理论是完全可以测试的，比如 6-4 十进制和二进制的比较就可发现，这个可以自己测试一下。

3、位异或判断初始值：

翻转操作比较常见，比如初始值为1，操作一次变为0，再操作一次变为1。可能的做法是使用三木运算符，判断原始值为1还是0，如果是1，设置为0，否则设置为0。但是使用位运算，不用判断原始值，直接改变值就可以：

1^num//num为原始值

测试：

public static void main(String[] args) {
    
            System.out.println("整数1^0 的二进制表示："+(1^0));
            System.out.println("整数(1^0) == 1的二进制表示："+((1^0) == 1));
    }

执行结果：

![20201225160600276.png][]

4、取绝对值

(a^(a>>31))-(a>>31)

先整理一下使用位运算取绝对值的思路：若a为正数，则不变，需要用异或0保持的特点；若a为负数，则其补码为源码翻转每一位后+1，先求其源码，补码-1后再翻转每一位，此时需要使用异或1具有翻转的特点。

任何正数右移31后只剩符号位0，最终结果为0，任何负数右移31后也只剩符号位1，溢出的31位截断，空出的31位补符号位1，最终结果为-1.右移31操作可以取得任何整数的符号位。

那么综合上面的步骤，可得到公式。a>>31取得a的符号，若a为正数，a>>31等于0，a^0=a，不变；若a为负数,a>>31等于-1 ，a^-1翻转每一位。

5、取模a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)：注意 此处 2^n 是2的n次方的意思！！！

核心代码：

System.out.println("the 345 % 16 is : " + (345%16)+" or "+(345&(16-1)));

执行结果：

the 345 % 16 is : 9 or 9

位运算的使用场景暂时分析到这，以后发现了会继续分享，敬请期待！

[20201225154556483.png]: /images/20221120/8f069b49159e49aeacdf0c352214ad93.png
[20201225155130921.png]: /images/20221120/74e54fadc7bd479c909a65b2fbed27a9.png
[20201225160600276.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201225160600276.png