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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