2 高數 位運算( )

2021-10-12 07:56:13 字數 3560 閱讀 6712

從現代計算機中所有的資料二進位制的形式儲存在裝置中。即 0、1 兩種狀態,計算機對二進位制資料進行的運算(+、-、*、/)都是叫位運算,即將符號位共同參與運算的運算。

口說無憑,舉乙個簡單的例子來看下 cpu 是如何進行計算的,比如這行**:

int a = 35;

int b = 47;

int c = a + b;

計算兩個數的和,因為在計算機中都是以二進位制來進行運算,所以上面我們所給的 int 變數會在機器內部先轉換為二進位制在進行相加:

35:  0 0 1 0 0 0 1 1

47:  0 0 1 0 1 1 1 1

————————————————————

82:  0 1 0 1 0 0 1 0

所以,相比在**中直接使用(+、-、*、/)運算子,合理的運用位運算更能顯著提高**在機器上的執行效率。

位運算子

符號   

描述 運算規則

&  與  

兩個位都為1時,結果才為1

|或  

兩個位都為0時,結果才為0

^  異或  

兩個位相同為0,相異為1

~取反  

0變1,1變0

<<  

左移  

各二進位全部左移若干位,高位丟棄,低位補0

>>  

右移  

各二進位全部右移若干位,對無符號數,高位補0,有符號數,各編譯器處理方法不一樣,有的補符號位(算術右移),有的補0(邏輯右移)

定義:參加運算的兩個資料,按二進位制位進行"與"運算。

運算規則:

0&0=0  0&1=0  1&0=0  1&1=1

總結:兩位同時為1,結果才為1,否則結果為0。

例如:3&5 即 0000 0011& 0000 0101 = 0000 0001,因此 3&5 的值得1。
注意:負數按補碼形式參加按位與運算。

與運算的用途:

1)清零

如果想將乙個單元清零,即使其全部二進位制位為0,只要與乙個各位都為零的數值相與,結果為零。

2)取乙個數的指定位

比如取數 x=1010 1110 的低4位,只需要另找乙個數y,令y的低4位為1,其餘位為0,即y=0000 1111,然後將x與y進行按位與運算(x&y=0000 1110)即可得到x的指定位。

3)判斷奇偶

只要根據最未位是0還是1來決定,為0就是偶數,為1就是奇數。因此可以用if ((a & 1) == 0)代替if (a % 2 == 0)來判斷a是不是偶數。

4.按位或運算子(|)

定義:參加運算的兩個物件,按二進位制位進行"或"運算。

運算規則:

0|0=0  0|1=1  1|0=1  1|1=1

總結:參加運算的兩個物件只要有乙個為1,其值為1。

例如:3|5即 0000 0011| 0000 0101 = 0000 0111,因此,3|5的值得7。
注意:負數按補碼形式參加按位或運算。

或運算的用途:

1)常用來對乙個資料的某些位設定為1

比如將數 x=1010 1110 的低4位設定為1,只需要另找乙個數y,令y的低4位為1,其餘位為0,即y=0000 1111,然後將x與y進行按位或運算(x|y=1010 1111)即可得到。

定義:參加運算的兩個資料,按二進位制位進行"異或"運算。

運算規則:

0^0=0  0^1=1  1^0=1  1^1=0

總結:參加運算的兩個物件,如果兩個相應位相同為0,相異為1。

異或的幾條性質:

1、交換律

2、結合律 (a^b)^c == a^(b^c)

3、對於任何數x,都有 x^x=0,x^0=x

4、自反性: a^b^b=a^0=a;

異或運算的用途:

1)翻轉指定位

比如將數 x=1010 1110 的低4位進行翻轉,只需要另找乙個數y,令y的低4位為1,其餘位為0,即y=0000 1111,然後將x與y進行異或運算(x^y=1010 0001)即可得到。

2)與0相異或值不變

例如:1010 1110 ^ 0000 0000 = 1010 1110
3)交換兩個數

例項

void swap(int &a, int &b)

}

定義:參加運算的乙個資料,按二進位制進行"取反"運算。

運算規則: 

~1=0

~0=1

總結:對乙個二進位制數按位取反,即將0變1,1變0。

異或運算的用途:

1)使乙個數的最低位為零

使a的最低位為0,可以表示為:a & ~1。~1的值為 1111 1111 1111 1110,再按"與"運算,最低位一定為0。因為" ~"運算子的優先順序比算術運算子、關係運算子、邏輯運算子和其他運算子都高。

定義:將乙個運算物件的各二進位制位全部左移若干位(左邊的二進位制位丟棄,右邊補0)。

設 a=1010 1110,a = a<< 2 將a的二進位制位左移2位、右補0,即得a=1011 1000。

若左移時捨棄的高位不包含1,則每左移一位,相當於該數乘以2。

定義:將乙個數的各二進位制位全部右移若干位,正數左補0,負數左補1,右邊丟棄。

例如:a=a>>2 將a的二進位制位右移2位,左補0 或者 左補1得看被移數是正還是負。

運算元每右移一位,相當於該數除以2。

位運算子與賦值運算子結合,組成新的復合賦值運算子,它們是:

&=        例:a&=b    相當於     a=a&b

|=        例:a|=b    相當於     a=a|b

>>=      例:a>>=b   相當於     a=a>>b

<<=      例:a<<=b     相當於      a=a<

運算規則:和前面講的復合賦值運算子的運算規則相似。

不同長度的資料進行位運算:如果兩個不同長度的資料進行位運算時,系統會將二者按右端對齊,然後進行位運算。

以"與運算"為例說明如下:我們知道在c語言中long型佔4個位元組,int型佔2個位元組,如果乙個long型資料與乙個int型資料進行"與運算",右端對齊後,左邊不足的位依下面三種情況補足,

1)如果整型資料為正數,左邊補16個0。

2)如果整型資料為負數,左邊補16個1。

3)如果整形資料為無符號數,左邊也補16個0。

如:long a=123;int b=1;計算a& b。

如:long a=123;int b=-1;計算a& b。

如:long a=123;unsigned intb=1;計算a & b。

1的個數 位運算

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