优秀程序员不得不知道的20个位运算技巧 【转】

【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

 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

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

另一种写法

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

C语言中不知道int占几个字节时候

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

2.获得int型最小值

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

另一种写法

 int  getMinInt(){
     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）

C语言 版

 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;

1 0.取绝对值（某些机器上 ， 效率比n>0  ?  n:-n 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 ? a: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 ? b: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){
     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 & (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*/
 }

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

 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

 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

 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

 -~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);