java中位運算的使用示例

這篇文章將為大家詳細講解有關java中位運算的使用示例，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

我們知道程序中的所有數在計算機內存中都是以二進制的形式儲存的，而位運算就是直接對整數在內存中的二進制位進行操作。比如，and運算本來是一個邏輯運算符，但整數與整數之間也可以進行and運算。

位運算主要有移位運算和邏輯運算。下面我們就分別來講講移位運算和邏輯運算。

移位運算：

左移：操作符為<<，向左移動，右邊的低位補0，左邊高位舍棄，將二進制看做整數，左移1位就相當于乘以2。無符號右移：操作符為>>>，向右移動，右邊的舍棄掉，左邊補0。有符號右移：操作符為>>，向右移動，右邊的舍棄掉，左邊補的值取決于原來最高位，原來是1就補1，原來是0就補0，將二進制看做整數，右移1位相當于除以2。

例如：

int a = 4; // 100
a = a >> 2; // 001，等于1
a = a << 3 // 1000，變為8

邏輯運算有：

• 按位與 &：兩位都為1才為1

• 按位或 |：只要有一位為1，就為1

• 按位取反 ~： 1變為0，0變為1

• 按位異或 ^ ：相異為真，相同為假

例如：

int a = ...; 
a = a & 0x1 // 返回0或1，就是a最右邊一位的值。
a = a | 0x1 //不管a原來最右邊一位是什么，都將設為1

我們來看幾個簡單的應用場景：

場景一：判斷奇偶

分析：奇數都不是2的整數倍，轉換成二進制后最低位必然為1，偶數則相反。利用這個特性我們可以很容易的通過位運算判斷一個整數的奇偶性。

看代碼：

   int i = 1;// 二進制存儲方式為00000000000000000000000000000001
    int j = 5;// 二進制存儲方式為00000000000000000000000000000101
    int k = 6;// 二進制存儲方式為00000000000000000000000000000110
    if ((i & j) == 1) {
      System.out.println("j的最低位為1，為奇數");
    }    if ((i & k) == 0) {
      System.out.println("k的最低位為0，為偶數");
    }

場景二：判斷一個正整數是不是2的整數次冪

分析：我們先來看一下常見的2的整數次冪的數：2、4、8、16，轉化成二進制依次為：10、100、1000、10000，發現規律了沒有？那就是除了首位是1，其他全是0。恰巧這些數減去1后等于他們依次按位取反的結果，比如8-1=7，二進制是111，可以通過8的二進制1000按位取反得到。而8&7=0，提取一下規律就是：

(n&(n-1))==0

符合這個規律的n就是2的整數次冪了。

場景三：簡單的集合處理

不廢話，直接看代碼：

public class SimpleSet {  public static final int A = 0x01;// 最后四位為0001
  public static final int B = 0x02;// 最后四位為0010
  public static final int C = 0x04;// 最后四位為0100
  public static final int D = 0x08;// 最后四位為1000
  private int set = 0x00;// 初始0000，空集合
  public void add(int i) {// 將i對應位的值置為1，重復add不影響。默認傳入值為ABCD之一，此處省去邊界判斷
    set |= i;
  }  public boolean contain(int i) {// 判斷相應位置是否為1
    return (set & i) == i;
  }  public boolean remove(int i) {// 來不及不解釋了快看代碼
    if (contain(i)) {
      set -= i;      return true;
    } else {      return false;
    }
  }
}

測試一下：

 public static void main(String[] args) {
    SimpleSet set = new SimpleSet();
    System.out.println(set.contain(A));
    set.add(B);
    System.out.println(set.contain(A));
    System.out.println(set.contain(B));
    set.add(A);
    set.add(C);
    System.out.println(set.contain(A));
    set.remove(A);
    System.out.println(set.contain(A));
    System.out.println(set.remove(A));
    System.out.println(set.contain(C));
  }

輸出為：

false
false
true
true
false
false
true

好的，沒有問題。

大家可能會覺得，上面的示例代碼中的A、B、C、D有點類似于枚舉，事實上jdk源碼中的關于枚舉的集合類EnumSet使用的就是類似的方案，當然比這個復雜得多，有興趣的可以去翻一下源碼，這個方案它有個名字，叫位向量。

順便提一句，java中int的包裝類Integer里面有很多靜態工具方提供位運算操作，且大都十分復雜，感興趣的可以去看看

結語：

位運算是計算機最擅長的運算，jdk的源碼中也大量地使用了它，搞明白它有助于我們更加深入的理解計算機，也有助于我們寫出更優雅的代碼。

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