• 移位运算,移位操作应用


    一、位运算应用口诀

         清零取位要用与,某位置一可用或

         若要取反和交换,轻轻松松用异或

    二、移位运算

        1、它们都是双目运算符,两个运算分量都是整形,结果也是整形。

        2、"<<" 左移:右边空出的位上补0,左边的位将从字头挤掉,其值相当于乘2。

        3、">>"右移:右边的位被挤掉。对于左边移出的空位,如果是正数则空位补0,若为负数,可能补0或补1,这取决于所用的计算机系统,其值相当于除以2。

        4、">>>"运算符,右边的位被挤掉,对于左边移出的空位一概补上0。

    三、位运算符的应用 (源操作数s 掩码mask)

        1、按位与-- &

           a、清零特定位 (mask中特定位置0,其它位为1,s=s&mask)

           b、取某数中指定位 (mask中特定位置1,其它位为0,s=s&mask)

        2、按位或-- |

           常用来将源操作数某些位置1,其它位不变。 (mask中特定位置1,其它位为0 s=s|mask)

        3、位异或-- ^

           a、使特定位的值取反 (mask中特定位置1,其它位为0 s=s^mask)

           b、不引入第三变量,交换两个变量的值 (设 a=a1,b=b1)

                目标           操作              操作后状态

                a=a1^b1         a=a^b              a=a1^b1,b=b1

                b=a1^b1^b1      b=a^b              a=a1^b1,b=a1

                a=b1^a1^a1      a=a^b              a=b1,b=a1

    四、二进制补码运算公式:

        -x = ~x + 1 = ~(x-1)

        ~x = -x-1

        -(~x) = x+1

        ~(-x) = x-1

        x+y = x - ~y - 1 = (x|y)+(x&y)

        x-y = x + ~y + 1 = (x|~y)-(~x&y)

        x^y = (x|y)-(x&y)

        x|y = (x&~y)+y

        x&y = (~x|y)-~x

        x==y:    ~(x-y|y-x)

        x!=y:    x-y|y-x

        x< y:    (x-y)^((x^y)&((x-y)^x))

        x<=y:    (x|~y)&((x^y)|~(y-x))

        x< y:    (~x&y)|((~x|y)&(x-y))//无符号x,y比较

        x<=y:    (~x|y)&((x^y)|~(y-x))//无符号x,y比较

    五、应用举例

         1、判断int型变量a是奇数还是偶数           

            a&1 = 0 偶数

            a&1 = 1 奇数

         2、取int型变量a的第k位 (k=0,1,2……sizeof(int)),即a>>k&1

         3、将int型变量a的第k位清0,即a=a&~(1<<k)

         4、将int型变量a的第k位置1, 即a=a|(1<<k)

         5、int型变量循环左移k次,即a=a<<k|a>>16-k   (设sizeof(int)=16)

         6、int型变量a循环右移k次,即a=a>>k|a<<16-k   (设sizeof(int)=16)

         7、整数的平均值

            对于两个整数x,y,如果用 (x+y)/2 求平均值,会产生溢出,因为 x+y 可能会大于INT_MAX,但是我们知道它们的平均值是肯定不会溢出的,我们用如下算法:

            int average(int x, int y)   //返回X,Y 的平均值

            {   

                  return (x&y)+((x^y)>>1);

            }

         8、判断一个整数是不是2的幂,对于一个数 x >= 0,判断他是不是2的幂

            boolean power2(int x)

            {

                return ((x&(x-1))==0)&&(x!=0);

            }

         9、不用temp交换两个整数

            void swap(int x , int y)

            {

                 x ^= y;

                 y ^= x;

                 x ^= y;

            }

        10、计算绝对值

            int abs( int x )

            {

                 int y ;

                 y = x >> 31 ;

                 return (x^y)-y ;        //or: (x+y)^y

             }

        11、取模运算转化成位运算 (在不产生溢出的情况下)

                a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)

        12、乘法运算转化成位运算 (在不产生溢出的情况下)

                a * (2^n) 等价于 a<< n

        13、除法运算转化成位运算 (在不产生溢出的情况下)

                a / (2^n) 等价于 a>> n

                例: 12/8 == 12>>3

        14、a % 2 等价于 a & 1       

        15、if (x == a) x= b;

                else x= a;

            等价于 x= a ^ b ^ x;

        16、x 的相反数表示为 (~x+1)

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