异或运算:
首先异或表示当两个数的二进制表示,进行异或运算时,当前位的两个二进制表示不同则为1相同则为0.该方法被广泛推广用来统计一个数的1的位数!
参与运算的两个值,如果两个相应bit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
按位异或的3个特点:
(1) 0^0=0,0^1=1 0异或任何数=任何数
(2) 1^0=1,1^1=0 1异或任何数-任何数取反
(3) 任何数异或自己=把自己置0
按位异或的几个常见用途:
(1) 使某些特定的位翻转
例如对数10100001的第2位和第3位翻转,则可以将该数与00000110进行按位异或运算。
10100001^00000110 = 10100111
(2) 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=10100001,b=00000110的值,可通过下列语句实现:
a = a^b; //a=10100111
b = b^a; //b=10100001
a = a^b; //a=00000110
位运算
位运算时把数字用二进制表示之后,对每一位上0或者1的运算。理解位运算的第一步是理解二进制。二进制是指数字的每一位都是0或者1.比如十进制的2转化为二进制之后就是10。
其实二进制的运算并不是很难掌握,因为位运算总共只有5种运算:与、或、异或、左移、右移。如下表:
与(&) | 0 & 0 = 0 | 1 & 0 = 0 | 0 & 1 = 0 | 1 & 1 = 1 |
或(|) | 0 | 0 = 0 | 1 | 0 = 1 | 0 | 1 = 1 | 1 | 1 = 1 |
异或(^) | 0 ^ 0 = 0 | 1 ^ 0 = 1 | 0 ^ 1 = 1 | 1 ^ 1 = 0 |
左移运算:
左移运算符m<<n表示吧m左移n位。左移n位的时候,最左边的n位将被丢弃,同时在最右边补上n个0.比如:
00001010 << 2 = 00101000 10001010 << 3 = 01010000
右移运算:
右移运算符m>>n表示把m右移n位。右移n位的时候,最右边的n位将被丢弃。但右移时处理最左边位的情形要稍微复杂一点。这里要特别注意,如果数字是一个无符号数值,则用0填补最左边的n位。如果数字是一个有符号数值,则用数字的符号位填补最左边的n位。也就是说如果数字原先是一个正数,则右移之后再最左边补n个0;如果数字原先是负数,则右移之后在最左边补n个1.下面是堆两个8位有符号数作右移的例子:
00001010 >> 2 = 00000010 10001010 >> 3 = 11110001
关于移位的运算有这样的等价关系:把整数右移一位和把整数除以2在数学上是等价的。
a << = 1 ; //a左移一位等效于a = a * 2; a << = 2 ; //a左移2位等效于a = a * 2的2次方(4);
计算机内部只识别1、0,十进制需变成二进制才能使用移位运算符<<,>> 。
int j = 8; p = j << 1; cout<<p<<endl;
在这里,8左移一位就是8*2的结果16 。
移位运算是最有效的计算乘/除乘法的运算之一。
按位与(&)其功能是参与运算的两数各对应的二进制位相与。只有对应的两个二进制位均为1时,结果位才为1,否则为0 。参与运算的数以补码方式出现。
先举一个例子如下:
题目:请实现一个函数,输入一个正数,输出该数二进制表示中1的个数。
这里用到了这样一个知识点:把一个整数减去1,再和原整数做与运算,会把该整数最右边一个1变成0 。 那么一个整数的二进制表示中有多少个1,就可以进行多少次这样的操作。
总结:把一个整数减去1之后再和原来的整数做位与运算,得到的结果相当于是把整数的二进制表示中的最右边一个1变成0 。
位运算的应用可以运用于很多场合:
- 清零特定位(mask中特定位置0,其它位为1 , s = s & mask)。
- 取某数中指定位(mask中特定位置,其它位为0, s = s & mask)。
举例:输入两个整数m和n,计算需要改变m的二进制表示中的多少位才能得到n。
解决方法:第一步,求这两个数的异或;第二步,统计异或结果中1的位数。
接下来我们再举一例,就可以更好的说明移位运算了:用一条语句判断一个整数是不是2的整数次方。
解决方法:一个整数如果是2的整数次方,那么它的二进制表示中有且只有一位是1,而其它所有位都是0 。 根据前面的分析,把这个整数减去1后再和它自己做与运算,这个整数中唯一的1就变成0了。
解答:!(x & (x – 1))
一、按位与(&)
1、概念:参加运算的两个对象,按二进制位进行“与”运算,负数按补码形式参加按位与运算。
2、运算规则:0&0=0; 0&1=0;1&0=0;1&1=1;即:两位同时为“1”,结果才为“1”,否则为0【有0则0】
例如:3&5=1,即0000 0011 & 0000 0101 = 0000 0001
3、“与运算”特殊用途:
(1)清零。如果想将一个单元清零,即使其全部二进制位为0,只要与一个各位都为零的数值相与,结果为零。
(2)取一个数中指定位。找一个数,对应X要取的位,该数的对应位为1,其余位为零,此数与X进行“与运算”可以得到X中的指定位。
例:设X=10101110,取X的低4位,用 X & 0000 1111 = 0000 1110 即可得到;还可用来取X的2、4、6位。
二、按位或(|)
1、概念:参加运算的两个对象按二进制位进行“或”运算,负数按补码形式参加按位与运算。
2、运算规则:0|0=0;0|1=1;1|0=1;1|1=1;即 :参加运算的两个对象只要有一个为1,其值为1【有1则1】
例如:3|5=7,即 0000 0011 | 0000 0101 = 0000 0111
3、“或运算”特殊作用:
(1)常用来对一个数据的某些位置1。找到一个数,对应X要置1的位,该数的对应位为1,其余位为零。此数与X相或可使X中的某些位置1。
例:将X=10100000的低4位置1 ,用 X | 0000 1111 = 1010 1111即可得到。
三、异或运算(^)
1、概念:参加运算的两个数据,按二进制位进行“异或”运算
2、运算规则:0^0=0;0^1=1;1^0=1;1^1=0;即:参加运算的两个对象,如果两个相应位为“异”(值不同),则该位结果为1,否则为0【同0异1】
例如:3^5=6,即0000 0011^0000 0101 = 0000 0110
3、“异或运算”特殊作用:
(1)使特定位翻转 找一个数,对应X要翻转的各位,该数的对应位为1,其余位为零,此数与X对应位异或即可。
(2)与0相异或,保留原值 ,X ^ 0000 0000 = 1010 1110。
例:X=10101110,使X低4位翻转,用X ^ 0000 1111 = 1010 0001即可得到。
(3)基于异或运算,不引用新变量交换两个变量的值
a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b;
【同样基于加减法的话有:a = a + b; b = a – b; a = a -b;】
四、不同长度的数据进行位运算
如果两个不同长度的数据进行位运算时,系统会将二者按右端对齐,然后进行位运算。
以“与”运算为例说明如下:我们知道在C语言中long型占4个字节,int型占2个字节,如果一个long型数据与一个int型数据进行“与”运算,右端对齐后,左边不足的位依下面三种情况补足,
(1)如果整型数据为正数,左边补16个0。
(2)如果整型数据为负数,左边补16个1。
(3)如果整形数据为无符号数,左边也补16个0。
如:long a=123;int b=1;计算a & b。
如:long a=123;int b=-1;计算a & b。
如:long a=123;unsigned int b=1;计算a & b。
今天的文章按位异或运算法则_按位异或是什么意思分享到此就结束了,感谢您的阅读。
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