优秀程序员不得不知道的20个位运算技巧

 

       

【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;

10.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);