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优秀程序员必须知道的20个关于位运算的技巧

OC/C/C++ 水墨上仙 1950次浏览 已收录 手机上查看

优秀程序员必须知道的20个关于位运算的技巧
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!
作者:nash_
转自:http://blog.csdn.net/nash_/article/details/8262185

1.获得int型最大值
[cpp]

int getMaxInt(){  
        return (1 << 31) - 1;//2147483647, 由于优先级关系,括号不可省略  
}  

另一种写法
[cpp]&nbsp

int getMaxInt(){  
    return ~(1 << 31);//2147483647  
}  

另一种写法
[cpp]&nbsp

int getMaxInt(){//有些编译器不适用  
    return (1 << -1) - 1;//2147483647  
}  

C语言中不知道int占几个字节时候
&nbsp

int getMaxInt(){  
    return ((unsigned int) - 1) >> 1;//2147483647  
}  

2.获得int型最小值
[cpp]&nbsp

int getMinInt(){  
    return 1 << 31;//-2147483648  
 }  

另一种写法
[cpp]

int getMinInt(){//有些编译器不适用  
    return 1 << -1;//-2147483648  
}  

3.获得long类型的最大值

C语言版

long getMaxLong(){  
    return ((unsigned long) - 1) >> 1;//2147483647  
}  

JAVA版

long getMaxLong(){  
    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.

4.乘以2运算

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

5.除以2运算

int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用  
    return n >> 1;//除以2  
}  

6.乘以2的m次方

int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)  
    return n << m;  
}  

7.除以2的m次方

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

8.判断一个数的奇偶性

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

9.不用临时变量交换两个数(面试常考)

void swap(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;  

10.取绝对值(某些机器上,效率比n>0&nbsp&nbsp?&nbsp&nbspn:-n&nbsp高)

int abs(int n){  
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 */  
}  

11.取两个数的最大值(某些机器上,效率比a>b&nbsp?&nbspa:b高)

通用版

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

C语言版

int max(int x,int y){  
    return x ^ ((x ^ y) & -(x < y));  
    /*如果x<y x<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*/  
}  

12.取两个数的最小值(某些机器上,效率比a>b&nbsp?&nbspb:a高)

通用版

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

C语言版

int min(int x,int y){  
    return y ^ ((x ^ y) & -(x < y));  
         /*如果x<y x<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*/  
}  

13.判断符号是否相同

boolean isSameSign(int x, int y){ //有0的情况例外  
    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。  
}  

14.计算2的n次方

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

15.判断一个数是不是2的幂

boolean isFactorialofTwo(int n){  
    return n > 0 ? (n & (n - 1)) == 0 : false;  
    /*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*/  
}  

16.对2的n次方取余

int quyu(int m,int n){//n为2的次方  
    return m & (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*/  
}  

17.求两个整数的平均值

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

另一种写法

int getAverage(int x, int y){  
        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

18.从低位到高位,取n的第m位
Java:

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

19.从低位到高位.将n的第m位置1
Java:

int setBitToOne(int n, int m){  
    return n | (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*/  
}  

20.从低位到高位,将n的第m位置0
Java:

int setBitToZero(int n, int m){  
    return n & ~(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
[cpp]

-~n  

计算n-1

[cpp]
~-n  

取相反数
[java]

~n + 1;  

另一种写法
[java]&nbsp

(n ^ -1) + 1;  
if(x == a) x = b; if(x == b) x = a;

[cpp]&nbsp

x = a ^ b ^ x;  

sign函数,参数为n,当n>0时候返回1,n[cpp]&nbsp

return !!n - (((unsigned)n >> 31) << 1);   


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