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优秀程序员不得不知道的20个位运算技巧 【转】

javaC位运算数据结构算法
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【转载】一提起位运算，人们往往想到它的高效性，无论是嵌入式编程还是优化系统的核心代码，适当的运用位运算总是一种迷人的手段，或者当您求职的时候，在代码中写入 适当的位运算也会让您的程序增加一丝亮点，最初当我读《编程之美》求“1的数目”时，我才开始觉得位运算是如此之美，后来读到 《Hacker's Delight》，感慨到Henry S.Warren把位运算运用的如此神出鬼没，很多程序都十分精妙，我觉得在一个普通的程序中大量运用这样的代码的人简直是疯了！但掌握简单的位运算技巧 还是必要的，所以今天写这篇博文把我积累的一些位运算技巧分享给大家，这些技巧不会是如求“1的数目”的技巧，是最基本的一行位运算技巧 ！


1.获得int型最大值

[cpp] view plain copy
  1. int  getMaxInt(){  
  2.         return  (1<<31) - 1; //2147483647， 由于优先级关系，括号不可省略   
  3. }  

另一种写法

[cpp] view plain copy
  1. int  getMaxInt(){  
  2.     return  -(1<<-1) - 1; //2147483647   
  3. }  

另一种写法

[cpp] view plain copy
  1. int  getMaxInt(){  
  2.     return  ~(1<<31); //2147483647   
  3. }  

C语言中不知道int占几个字节时候

[java] view plain copy
  1. int  getMaxInt(){  
  2.     return  ((unsigned  int )- 1 ) >>  1 ; //2147483647   
  3. }  

2.获得int型最小值

[cpp] view plain copy
  1. int  getMinInt(){  
  2.     return  1<<31; //-2147483648   
  3.  }  

另一种写法

[cpp] view plain copy
  1. int  getMinInt(){  
  2.     return  1 << -1; //-2147483648   
  3. }  

3.获得long类型的最大值


C语言版

[cpp] view plain copy
  1. long  getMaxLong(){  
  2.     return  ((unsigned  long )-1) >> 1; //2147483647   
  3. }  

JAVA版

[java] view plain copy
  1. long  getMaxLong(){  
  2.     return  (( long ) 1 << 127 )- 1 ; //9223372036854775807   
  3. }  
获得long最小值，和其他类型的最大值，最小值同理.

4.乘以2运算

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  1. int  mulTwo( int  n){ //计算n*2    
  2.     return  n<<1;  
  3. }  

5.除以2运算

[cpp] view plain copy
  1. int  divTwo( int  n){ //负奇数的运算不可用   
  2.     return  n>>1; //除以2   
  3. }  

6.乘以2的m次方

[cpp] view plain copy
  1. int  mulTwoPower( int  n, int  m){ //计算n*(2^m)   
  2.     return  n<<m;  
  3. }  

7.除以2的m次方

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  1. int  divTwoPower( int  n, int  m){ //计算n/(2^m)   
  2.     return  n>>m;  
  3. }  

8.判断一个数的奇偶性

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  1. boolean  isOddNumber( int  n){  
  2.     return  (n &  1 ) ==  1 ;  
  3. }  

9.不用临时变量交换两个数（面试常考）


C语言 版

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  1. void  swap( int  *a, int  *b){     
  2.     (*a)^=(*b)^=(*a)^=(*b);   
  3. }  

通用版（一些语言中得分开写）

[java] view plain copy
  1. a ^= b;  
  2. b ^= a;  
  3. a ^= b;  

1 0.取绝对值（某些机器上 ， 效率比n>0  ?  n:-n 高）

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  1. int  abs( int  n){  
  2. return  (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);  
  3. /* n>>31 取得n的符号，若n为正数，n>>31等于0，若n为负数，n>>31等于-1  
  4. 若n为正数 n^0=0,数不变，若n为负数有n^-1 需要计算n和-1的补码，然后进行异或运算，  
  5. 结果n变号并且为n的绝对值减1，再减去-1就是绝对值 */   
  6. }  

11.取两个数的最大值（某些机器上， 效率比a>b ? a:b高）


通用版

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  1. int  max( int  a, int  b){  
  2.     return  b&((a-b)>>31) | a&(~(a-b)>>31);  
  3.     /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/   
  4. }  

C语言版

[cpp] view plain copy
  1. int  max( int  x, int  y){  
  2.     return  x ^ ((x ^ y) & -(x < y));  
  3.     /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，  
  4. 、 与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/   
  5. }  

12.取两个数的最小值（某些机器上， 效率比a>b ? b:a高）


通用版

[cpp] view plain copy
  1. int  min( int  a, int  b){  
  2.     return  a&((a-b)>>31) | b&(~(a-b)>>31);  
  3.     /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/   
  4. }  

C语言版

[cpp] view plain copy
  1. int  min( int  x, int  y){  
  2.     return  y ^ ((x ^ y) & -(x < y));  
  3.          /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，  
  4.             与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/   
  5. }  

13.判断符号是否相同

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  1. boolean  isSameSign( int  x,  int  y){  
  2.     return  (x ^ y) >  0 ;  // true 表示 x和y有相同的符号， false表示x，y有相反的符号。   
  3. }  

14.计算2的n次方

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  1. int  getFactorialofTwo( int  n){ //n > 0   
  2.     return  2<<(n-1); //2的n次方   
  3. }  

15.判断一个数是不是2的幂

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  1. boolean  isFactorialofTwo( int  n){  
  2.     return  (n & (n -  1 )) ==  0 ;  
  3.     /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....  
  4.        所以做与运算结果为0*/   
  5. }  

16.对2的n次方取余

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  1. int  quyu( int  m, int  n){ //n为2的次方   
  2.     return  m & (n -  1 );  
  3.     /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....  
  4.      所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/   
  5. }  

17.求两个整数的平均值

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  1. int  getAverage( int  x,  int  y){  
  2.         return  (x+y) >>  1 ;   
  3. ｝  

另一种写法

[java] view plain copy
  1. int  getAverage( int  x,  int  y){  
  2.         return  ((x^y) >>  1 ) + (x&y);   
  3.      /*(x^y) >> 1得到x，y其中一个为1的位并除以2，  
  4.        x&y得到x，y都为1的部分，加一起就是平均数了*/   
  5.   
  6. }   

下面是三个最基本对二进制位的操作

18.从低位到高位,取n的第m位

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  1. int  getBit( int  n,  int  m){  
  2.     return  (n >> (m- 1 )) &  1 ;  
  3. }  

19.从低位到高位.将n的第m位置1

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  1. int  setBitToOne( int  n,  int  m){  
  2.     return  n | ( 1 <<(m- 1 ));  
  3.     /*将1左移m-1位找到第m位，得到000...1...000  
  4.       n在和这个数做或运算*/   
  5. }  

20.从低位到高位,将n的第m位置0

[java] view plain copy
  1. int  setBitToZero( int  n,  int  m){  
  2.     return  n & ~( 1 <<(m- 1 ));  
  3.     /* 将1左移m-1位找到第m位，取反后变成111...0...1111  
  4.        n再和这个数做与运算*/   
  5. }  


另附一些对程序效率上没有实质提高的位运算技巧，一些也是位运算的常识（面试也许会遇到）

计算n+1

[cpp] view plain copy
  1. -~n  

计算n-1

[cpp] view plain copy
  1. ~-n  

 

取相反数

[java] view plain copy
  1. ~n +  1 ;  

另一种写法

[java] view plain copy
  1. (n ^ - 1 ) +  1 ;  

if(x == a) x = b; if(x == b) x = a;

 

[cpp] view plain copy
  1. x = a ^ b ^ x;  

sign函数，参数为n，当n>0时候返回1，n<0时返回-1，n=0时返回0

[cpp] view plain copy
  1. return  !!n - (((unsigned)n>>31)<<1);   

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