你的位置:首页 > Java教程

[Java教程]Java 位运算


一  Java 位运算 

1.表示方法:  

在Java语言中,二进制数使用补码表示,最高位为符号位,正数的符号位为0,负数为1。补码的表示需要满足如下要求。  

(1)正数的最高位为0,其余各位代表数值本身(二进制数)。  

(2)对于负数,通过对该数绝对值的补码按位取反,再对整个数加1。 

2.位运算符  

位运算表达式由操作数和位运算符组成,实现对整数类型的二进制数进行位运算。位运算符可以分为逻辑运算符(包括~、&、|和^)及移位运算符(包括>>、<<和>>>)。 

1)左移位运算符(<<)能将运算符左边的运算对象向左移动运算符右侧指定的位数(在低位补0)。 

2)“有符号”右移位运算符(>>)则将运算符左边的运算对象向右移动运算符右侧指定的位数。 “有符号”右移位运算符使用了“符号扩展”:若值为正,则在高位插入0;若值为负,则在高位插入1。

3)Java也添加了一种“无符号”右移位运算符(>>>),它使用了“零扩展”:无论正负,都在高位插入0。这一运算符是C或C++没有的。 

4)若对char,byte或者short进行移位处理,那么在移位进行之前,它们会自动转换成一个int。 只有右侧的5个低位才会用到。这样可防止我们在一个int数里移动不切实际的位数。 若对一个long值进行处理,最后得到的结果也是long。此时只会用到右侧的6个低位,防止移动超过long值里现成的位数。 但在进行“无符号”右移位时,也可能遇到一个问题。若对byte或short值进行右移位运算,得到的可能不是正确的结果(Java 1.0和Java 1.1特别突出)。 它们会自动转换成int类型,并进行右移位。但“零扩展”不会发生,所以在那些情况下会得到-1的结果。 

在进行位运算时,需要注意以下几点。   

(1)>>>和>>的区别是:在执行运算时,>>>运算符的操作数高位补0,而>>运算符的操作数高位移入原来高位的值。   

(2)右移一位相当于除以2,左移一位(在不溢出的情况下)相当于乘以2;移位运算速度高于乘除运算。   

(3)若进行位逻辑运算的两个操作数的数据长度不相同,则返回值应该是数据长度较长的数据类型。   

(4)按位异或可以不使用临时变量完成两个值的交换,也可以使某个整型数的特定位的值翻转。   

(5)按位与运算可以用来屏蔽特定的位,也可以用来取某个数型数中某些特定的位。   

(6)按位或运算可以用来对某个整型数的特定位的值置l。

3.位运算符的优先级  

~的优先级最高,其次是<<、>>和>>>,再次是&,然后是^,优先级最低的是|。 

 

二, 按位异或运算符^ 

 参与运算的两个值,如果两个相应位相同,则结果为0,否则为1。即:0^0=0, 1^0=1, 0^1=1, 1^1=0 

例如:10100001^00010001=10110000

   0^0=0,0^1=1 0异或任何数=任何数 

   1^0=1,1^1=0 1异或任何数-任何数取反 

   任何数异或自己=把自己置0

(1)按位异或可以用来使某些特定的位翻转,如对数10100001的第2位和第3位翻转,可以将数与00000110进行按位异或运算。                     10100001^00000110=10100111 //1010 0001 ^ 0x06 = 1010 0001 ^ 6 

(2)通过按位异或运算,可以实现两个值的交换,而不必使用临时变量。

例如交换两个整数a,b的值,可通过下列语句实现:

 a=10100001,b=00000110 

 a=a^b;   //a=10100111 

 b=b^a;   //b=10100001

 a=a^b;   //a=00000110

(3)异或运算符的特点是:数a两次异或同一个数b(a=a^b^b)仍然为原值a.

 

 三,Java 中除了二进制的表示方法: 

由于数据在计算机中的表示,最终以二进制的形式存在,所以有时候使用二进制,可以更直观地解决问题。 

 但,二进制数太长了。比如int 类型占用4个字节,32位。比如100,用int类型的二进制数表达将是: 

 0000 0000 0000 0000 0110 0100

 面对这么长的数进行思考或操作,没有人会喜欢。因此,C,C++,以及java中 没有提供在代码直接写二进制数的方法。 

 八进制数的表达方法 

 如何表达一个八进制数呢?如果这个数是 876,我们可以断定它不是八进制数,因为八进制数中不可能出7以上的阿拉伯数字。但如果这个数是123、是567,或12345670,那么它是八进制数还是10进制数,都有可能。

 所以规定,一个数如果要指明它采用八进制,必须在它前面加上一个0,如:123是十进制,但0123则表示采用八进制。这就是八进制数的表达方法。 现在,对于同样一个数,比如是100,我们在代码中可以用平常的10进制表达,例如在变量初始化时: 

 int a = 100; 

 我们也可以这样写:

 int a = 0144; //0144是八进制的100;一个10进制数如何转成8进制。 

 千万记住,用八进制表达时,你不能少了最前的那个0。否则计算机会通通当成10进制。不过,有一个地方使用八进制数时,却不能使用加0,那就是我们前面学的用于表达字符的“转义符”表达法。

 十六进制数的表达方法 

 如果不使用特殊的书写形式,16进制数也会和10进制相混。随便一个数:9876,就看不出它是16进制或10进制。 

 16进制数必须以 0x开头。比如 0x1表示一个16进制数。而1则表示一个十进制。另外如:0xff,0xFF,0X102A,等等。其中的x也也不区分大小写。(注意:0x中的0是数字0,而不是字母O) 

 以下是一些用法示例:

 int a = 0x100F; 

 int b = 0x70 + a; 

 最后一点很重要,10进制数有正负之分,比如12表示正12,而-12表示负 12,;但8进制和16进制只能用来表达无符号的正整数,如果你在代码中里:-078,或者写:-0xF2,编译器并不把它当成一个负数。

代码示例:

package 位运算;public class Test {	public static void main(String[] args) {		byte b =5;		int i = 4;		long l = 10;		judgeIndex();		System.out.println(b << 2);// 运行结果是20		System.out.println(i << 2);// 运行结果是16		System.out.println(l >> 2);// 运行结果是2		// 1、左移( << )		// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后左移2位后,低位补0://		// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100 换算成10进制为20		System.out.println(5 << 2);// 运行结果是20		// 2、右移( >> ) 高位补符号位		// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 然后右移2位,高位补0:		// 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001		System.out.println(5 >> 2);// 运行结果是1		// 3、无符号右移( >>> ) 高位补0		// 例如 -5换算成二进制后为:0101 取反加1为1011		// 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011		// 我们分别对5进行右移3位、 -5进行右移3位和无符号右移3位:		System.out.println(5 >> 3);// 结果是0		System.out.println(-5 >> 3);// 结果是-1		System.out.println(-5 >>> 3);// 结果是536870911		// 4、位与( & )		// 位与:第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位如果都是1,那么结果的第n为也为1,否则为0		System.out.println(5 & 3);// 结果为1		System.out.println(4 & 1);// 结果为0		// 5、位或( | )		// 第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 只要有一个是1,那么结果的第n为也为1,否则为0		System.out.println(5 | 3);// 结果为7		// 6、位异或( ^ )		// 第一个操作数的的第n位于第二个操作数的第n位 相反,那么结果的第n为也为1,否则为0		 System.out.println(5 ^ 3);//结果为6 		// 7、位非( ~ )		// 操作数的第n位为1,那么结果的第n位为0,反之。		System.out.println(~5);// 结果为-6 	} 	//给一个64位的整型和二进制特定位编号,判断该特定位是1还是0	public static void judgeIndex(){		long a = 123;long c=0;		int b=4;//判断第四位是1还是0		c=a>>b;		a=c&1;		System.out.println("c="+c+" "+"a="+a); //c=7 a=1	}}

  运行结果:

c=7 a=1
20
16
2
20
1
0
-1
536870911
1
0
7
6
-6