在学习Java运算时,补充学习Java位运算。
Java位运算
位运算都是针对整数的补码进行位运算。
& 按位与运算
先将整数转换为补码 ,然后执行按位与运算,最后将结果返回为十进制,它有如下几个规律:
(1)正数&其他数=正数 考虑最高位为0,按位与都为0
(2)偶数&其他数=偶数 考虑最低位为0,按位与都为0
(3)0&其他数=0 按位与后位数全是0
(4)1&奇数=1,1&偶数=0 通过它可以快速判断一个数是奇数还是偶数
| 按位或运算
先将整数转换为补码 ,然后执行按位或运算,最后将结果返回为十进制,它有如下几个规律:
(1)负数|其他数=负数 考虑最高位为1,按位或都为1
(2)奇数|其他数=奇数 考虑最低位为1,按位或都为1
(3)0|其他数=原数 按位或后位数不变
^ 按位异或运算
先将整数转换为补码 ,然后执行按异位或运算,最后将结果返回为十进制,它有如下几个规律:
(1)偶数^偶数=偶数 考虑最低位为0,按位异或为0
(2)偶数^奇数=奇数 考虑最低位为1和0,按位异或为1
(3)奇数^奇数=偶数 考虑最低位为1,按位异或为0
(4)a^b^b或者b^a^b=a b^b=0,然后其他数异或一个0,就是原数
示例代码
1 public classOperatorAndOrXor{2 public static voidmain(String[] args){3 //测试按位与运算
4 int a=9;5 int b=11;6 System.out.println(a&b);//97
8 //测试按位或运算
9 System.out.println(a|b);//1110
11 //测试按位异或运算
12 System.out.println(a^b);//2
13 System.out.println(a^b^b);//9
14 }15 }
测试结果
<< 左移
数据左移,先将其转换为补码,然后向左移动相应位次,移出的部分舍弃,低位空出补0,最后转换为十进制,左移动几位相当于乘以2的几次方,如byte类型1左移3位,就是从0000 0001→0000 1000,变成了8。
>> 右移
数据右移,先将其转换为补码,然后向右移动相应位次,移出的部分舍弃,高位空出有两种情况,如果是正数高位补0,负数则高位补1,最后转换为十进制,一定范围内,右移动几位相当于除以2的几次方,如byte类型8右移3位,就是从0000 1000→0000 0001,变成了1。
此外正数右移动,越移动0越多,如byte类型最后补码变成0000 0000,转换成原码也是0000 0000,最小变成0。
负数右移动,越移动1越多,如byte类型,最后补码变成1111 1111,转换成反码为1111 1110,再转换为原码变成1000 0001,最后结果变成-1。
>>> 无符号右移动
无符号右移,先将其转换为补码,然后向右移动相应位次,移出的部分舍弃,高位空出不论正负数一律补0,最后转换为十进制。可以看出正数的无符号右移动和右移没有区别,负数就有区别了,负数的无符号右移>>>运算会变成正数,且负数越大,补码中1越多,无符号右移后正数越大。
~ 按位取反
将数据转换为补码后,一律1变0,0变1,最后将结果转换为十进制,按位取反有互补对称公式-n=~n+1。
代码部分
1 public classMoveMethod{2 public static voidmain(String[] args){3 //测试左移、右移、无符号右移、取反运算4 //左移
5 int i=1;6 System.out.println(i<<3);//87
8 //右移
9 int j=8;10 System.out.println(j>>3);//111
12 //左移右移很大位数
13 System.out.println(i<<35);//8
14 System.out.println(j>>35);//115
16 //无符号右移
17 System.out.println(j>>>3);//1
18 int k=-1;19 System.out.println(k>>>1);//负数变成正数20
21 //取反 -n=~n+1
22 System.out.println(~j);//-9
23 System.out.println(~k);//0
24 }25 }
测试结果
需要注意的是,移位运算不是直接移动相应的位数,而是先将位数对32取余,对余数对应的数进行相应位次的移动。如1<<35=1<
按位异或用于交换整数
按位异或的特点可以用在整数交换上面,除了按位异或交换,还有其他两种交换方式。
1 public classChangeMethod{2 public static voidmain(String[] args){3 //交换值的三种方式4 //option1 按位异或交换,用于整数
5 int a=5;6 int b=7;7 a=a^b;8 b=a^b;//b=a^b^b=a
9 a=a^b;//a=a^b^a=b^a^a=b
10 System.out.println(a);11 System.out.println(b);12
13 //option2 加减法交换,用于所有数值,除了整数还可以用其他数
14 int x=5;15 int y=7;16 x=x+y;17 y=x-y;//y=x+y-y=x
18 x=x-y;//x=x+y-x=y
19 System.out.println(x);20 System.out.println(y);21
22 //option3 中间值交换,也叫做追尾法交换,适用所有类型
23 int i=5;24 int j=7;25 int temp=i;26 i=j;27 j=temp;28 System.out.println(i);29 System.out.println(j);30
31 }32 }
交换结果
以上三种交换方式各有优缺点,总结就是以下几点,异或法效率最好,追尾法效率最低,使用频率上异或法最低,追尾法最高。
总结
(1)位运算目前学的一共有7种,进行运算时都需要转换为补码进行移动。
(2)按位异或位运算可以用于交换两个整数。