位运算基础

Posted 2021-12-11 5ycode

机器数

一个数在计算机中的二进制表示形式，就是这个数的机器数。

• 二进制显示

• 高位存放符号，正数是0，负数是1

位运算法符

与运算符 &

两个位都为1则为1，否则为0

printFormat(101);
printFormat(-101);
printFormat(101&101);
结果：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1011 
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 

• 同一个数&运算后还是本身

或运算符 |

两个位只要有一个为1，那么结果就是1，否则就为0

printFormat(101);
printFormat(101|101);
结果：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 

• 同一个数|运算后还是本身

非运算符 ~

位为0，结果是1，位为1，结果是0

printFormat(101);
printFormat(~101);
结果：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1010 

异或运算符 ^

两个位相同则结果为0，否则结果为1

printFormat(101);
printFormat(32);
printFormat(101^32);
结果：
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0000 
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0101 

位移

左移运算

左移运算符 << ，num << 1,相当于num乘以2

示例：101
printFormat(101);
printFormat(101<<1);
结果：
左移前：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
左移后： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 1010 

示例：-101
printFormat(-101);
printFormat(-101<<1);
结果：
左移前：1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1011 
左移后： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0011 0110 

• 正数左移，二进制左边移除1位，右边补0

• 负数左移，二进制左边移除1位，右边补0

右移运算

右移运算符 >> ，num >> 1,相当于num除以

示例：101
printFormat(101);
printFormat(101>>1);
结果：
右移前： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
右移后: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0010 

示例：-101
结果：
右移前： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1011 
右移后: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1101 

• 正数右移，二进制右边移除1位，左边补0

• 负数右移，二进制右边移除1位，左边补1

无符号右移

无符号右移 >>>，忽略符号位，空位都以0补齐

无符号右移运算符和右移运算符是一样的，不过无符号右移运算符在右移的时候是补0的，而右移运算符是补符号位的

表示无符号右移，也叫逻辑右移，即若该数为正，则高位补0，而若该数为负数，则右移后高位同样补0

printFormat(101);
printFormat(101>>>1);
printFormat(-101);
printFormat(-101>>>1);
结果：
右移前： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 0101 
右移后: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 0010 
右移前： 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1011 
右移后: 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1101 

• 正负数右移，左边补0

测试代码如下：

public class TestBase {
    protected void printFormat(int n){
        out(format(n));
    }
    protected void printFormat(long n){
        out(format(n));
    }
    protected void out(Object obj){
        System.out.println(obj);
    }
    protected void err(Object obj){
        System.err.println(obj);
    }
    protected String format(long n){
        return format(toBinaryString(n),64);
    }
    private String format(String str,int len){
        if (len > str.length()){
            str = String.format("%0"+(len - str.length())+"d",0)+str;
        }
        int i = 1;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (char c:str.toCharArray()) {
            sb.append(c);
            if (i == 4){
                sb.append(" ");
                i = 0;
            }
            i++;
        }
        return sb.toString();
    }
    protected String format(int n){

        return format(toBinaryString(n),32);
    }
    /**
     * 输出int类型的二进制
     * @param n
     * @return
     */
    protected String toBinaryString(int n){
        return  Integer.toBinaryString(n);
    }

    /**
     * 输出long类型的二进制
     * @param n
     * @return
     */
    protected String toBinaryString(long n){
        return  Long.toBinaryString(n);
    }
}