一篇文章彻底弄明白java中的二进制运算

分手后的思念是犯贱 2022-05-09 03:10 423阅读 0赞

在java中的二进制运算符有：<<(左移保留符号位), >>(右移保留符号位), >>>(右移，符号位也一起移动), ~(按位取反), ^(异或，相同为0，不同为1), &(逻辑与) ,|(逻辑或)，下面我们就来一个一个解释一下。

在说二进制运算之前，我们先来了解一下原码，反码和补码的概念：

**原码：第一位是符号位，0表示正数，1表示负数。其余31位为具体的值，例如：**

10的原码：00000000000000000000000000001010；

\-10的原码：10000000000000000000000000001010；

**反码：在原码的基础上，符号位不变，其余的按位取反，例如：**

10的反码：11111111111111111111111111110101； //在java中没有用到

\-10的反码：11111111111111111111111111110101；

**补码：负数的补码就是反码+1，整数的补码就是原码本身**

10的补码：00000000000000000000000000001010；

\-10的补码：11111111111111111111111111110110；

**在java中整数是用补码来表示的，记住正数的补码就是原码本身，负数的补码是反码+1**

@org.junit.Test
        public void test5() {
            int a = 10;
            int b = -10;
            System.out.println(Integer.toBinaryString(a)); //1010；toBinaryString方法会省略掉前面的0
            System.out.println(Integer.toBinaryString(b));//11111111111111111111111111110110；确实是反码+1
        }

接下来我们来说二进制移位运算：

value << N ：保留符号位，其余的向左移动N位，整数和负数都是低位补0，相当于乘以2的N次方，这种方式用来做2的整数倍乘法运算效率很高。

>>：保留符号位，其余的向右移动N位，整数高位补0，负数高位补1；

>>>：将符号位也一起移动，高位补0，正数跟>>一样，负数因为符号位是1，移动后的结果可能不是我们预期的,

请认真看一下下面的例子：

@org.junit.Test
        public void test6(){
            int a = 10; //00000000000000000000000000001010
            int b = -10; //11111111111111111111111111110110
            System.out.println(a << 2); //40，00000000000000000000000000101000，相当于乘以4
            System.out.println(b << 2); //-40，11111111111111111111111111011000，相当于乘以4
            System.out.println(a >> 2); //2，00000000000000000000000000000010，正数向左移动后，高位是补0，跟符号位一致
            System.out.println(b >> 2); //-3，11111111111111111111111111111101，负数向左移动后，高位时补1，跟符号位一致
            System.out.println(a >>> 2); //40，00000000000000000000000000101000，相当于乘以4
            System.out.println(b >>> 2); //1073741821，00111111111111111111111111111101，将符号位也一起向右移动，高位补0，所以负数会变成一个正数。
        }

接下来我们来说一下二进制的逻辑运算：

&：按位逻辑与，都为1则为1，否则为0；

|：按位逻辑或，都为0则为0，有一个为1则为1；

^：异或，两个都相同为0，两个不相同为1，1^1=0，1^0=1；

~：按位取反，包括符号位；

请看下面的例子：

@org.junit.Test
        public void test7(){
            int a = 10; //00000000000000000000000000001010
            int b = 9; //00000000000000000000000000001001
            System.out.println(a & b); //8，00000000000000000000000000001000，都为1则为1，否则为0
            System.out.println(a | b); //11，00000000000000000000000000001011，只要有一个为1就为1
            System.out.println(a ^ b); //3，00000000000000000000000000000011，相同为0，不同为1
            System.out.println(~a); //-11，11111111111111111111111111110101，按位取反
        }

以上就是java中的二进制运算，记得以前有一道笔试题，输入两个int的整数a,b，求他们的二进制表示中有多少位相同？

当时想了好久，都没搞定，看完二进制的运算后就变得很简单了，只要用到Integer中提供的bitCount静态方法就可以了，请看：

public void test8() {
            int a = 11; //00000000000000000000000000001011
            int b = 3; //00000000000000000000000000000011
            int count = Integer.bitCount(11 & 3); //预期是2，返回是2
            System.out.println(count);
        }

PS：toBinaryString：返回整数的二进制表示，从第一个不为0的位开始，会省略前面的0

bitCount：返回二进制中1的个数