优秀程序员必须知道的20个位运算技巧
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2023-06-13 09:15:05 时间
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"sDelight》，感慨到HenryS.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，所以今天写这篇文章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！
一.获得int型最大值
intgetMaxInt(){
return(1<<31)-1;//2147483647，由于优先级关系，括号不可省略
}
另一种写法
intgetMaxInt(){
return-(1<<-1)-1;//2147483647
}
另一种写法
intgetMaxInt(){
return~(1<<31);//2147483647
}
C语言中不知道int占几个字节时候
intgetMaxInt(){
return((unsignedint)-1)>>1;//2147483647
}
二.获得int型最小值
intgetMinInt(){
return1<<31;//-2147483648
}
另一种写法
intgetMinInt(){
return1<<-1;//-2147483648
}
三.获得long类型的最大值
C语言版
longgetMaxLong(){
return((unsignedlong)-1)>>1;//2147483647
}
JAVA版
longgetMaxLong(){
return((long)1<<127)-1;//9223372036854775807
}
获得long最小值，和其他类型的最大值，最小值同理.
四.乘以2运算
intmulTwo(intn){//计算n*2
returnn<<1;
}
五.除以2运算
intdivTwo(intn){//负奇数的运算不可用
returnn>>1;//除以2
}
六.乘以2的m次方
intdivTwoPower(intn,intm){//计算n/(2^m)
returnn>>m;
}
七.除以2的m次方
intdivTwoPower(intn,intm){//计算n/(2^m)
returnn>>m;
}
八.判断一个数的奇偶性
booleanisOddNumber(intn){
return(n&1)==1;
}
九.不用临时变量交换两个数（面试常考）
C语言版
voidswap(int*a,int*b){
(*a)^=(*b)^=(*a)^=(*b);
}
通用版（一些语言中得分开写）
a^=b;
b^=a;
a^=b;
十.取绝对值（某些机器上，效率比n>0 ? n:-n高）
intabs(intn){
return(n^(n>>31))-(n>>31);
/*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
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，
结果n变号并且为n的绝对值减1，再减去-1就是绝对值*/
}
十一.取两个数的最大值（某些机器上，效率比a>b?a:b高）
通用版
intmax(inta,intb){
returnb&((a-b)>>31)|a&(~(a-b)>>31);
/*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/
}
C语言版
intmax(intx,inty){
returnx^((x^y)&-(x<y));
/*如果x<yx<y返回1，否则返回0，
、与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/
}
十二.取两个数的最小值（某些机器上，效率比a>b?b:a高）
通用版
intmin(inta,intb){
returna&((a-b)>>31)|b&(~(a-b)>>31);
/*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/
}
C语言版
intmin(intx,inty){
returny^((x^y)&-(x<y));
/*如果x<yx<y返回1，否则返回0，
与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/
}
十三.判断符号是否相同
booleanisSameSign(intx,inty){
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。
}
十四.计算2的n次方
intgetFactorialofTwo(intn){//n>0
return2<<(n-1);//2的n次方
}
十五.判断一个数是不是2的幂
booleanisFactorialofTwo(intn){
return(n&(n-1))==0;
/*如果是2的幂，n一定是100...n-1就是1111....
所以做与运算结果为0*/
}
十六.对2的n次方取余
intquyu(intm,intn){//n为2的次方
returnm&(n-1);
/*如果是2的幂，n一定是100...n-1就是1111....
所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/
}
十七.求两个整数的平均值
intgetAverage(intx,inty){
return(x+y)>>1;
｝
另一种写法
intgetAverage(intx,inty){
return((x^y)>>1)+(x&y);
/*(x^y)>>1得到x，y其中一个为1的位并除以2，
x&y得到x，y都为1的部分，加一起就是平均数了*/
}
下面是三个最基本对二进制位的操作
十八.从低位到高位,取n的第m位
intgetBit(intn,intm){
return(n>>(m-1))&1;
}
十九.从低位到高位.将n的第m位置1
intsetBitToOne(intn,intm){
returnn|(1<<(m-1));
/*将1左移m-1位找到第m位，得到000...1...000
n在和这个数做或运算*/
}
二十.从低位到高位,将n的第m位置0
intsetBitToZero(intn,intm){
returnn&~(1<<(m-1));
/*将1左移m-1位找到第m位，取反后变成111...0...1111
n再和这个数做与运算*/
}
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
-~n
计算n-1
~-n
取相反数
~n+1;
另一种写法
(n^-1)+1;
if(x==a)x=b;if(x==b)x=a;
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
return!!n-(((unsigned)n>>31)<<1);