關於java按位操作運算

標籤：計算   機器   sdn   可見   char   如何   32位   依次   for   

<1>.在瞭解位移之前，先瞭解一下正數和負數的二進位表示形式以及關係：
舉例15和-15：

15 的原碼： 00000000 00000000 00000000 00001111 
    補碼： 11111111 11111111 11111111 11110000
                 +1 = 
-15的原碼：11111111 11111111 11111111 11110001

負數的原碼即為：正數的原碼取反，再加1。

<2>位移操作：(只針對 int類型的資料有效，java中，一個int的長度始終是32位，也就是4個位元組,它操作的都是該整數的位元).也可以作用於以下類型，即 byte，short，char，long(當然，它們都是整數形式)。當為這四種類型是，JVM先把它們轉換成int型再進行操作。

<<     左移   
>>     右移
>>>    無符號右移

<< 和>>為數值位移，>>>為邏輯位移。【注】:Java中不存在<<<。

$1> m<<n的含義:把整數m表示的位元左移n位,高位移出n位都捨棄，低位補0.  (此時將會出現正數變成負數的形式)
執行個體：
  3<<2剖析：
  3二進位形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$1的原理，得到00000000 00000000 00000000 00001100,即為12. 
  
  左移使整數變為負數:
  10737418<<8
  10737418二進位表示形式:00000000 10100011 11010111 00001010,按照$1的原理，得到10100011 11010111 00001010 00000000，即為:-1546188288.

$2> m>>n的含義:把整數m表示的位元右移n位,m為正數，高位全部補0；m為負數，高位全部補1.
實 例： 
  3>>2剖析：
  3二進位形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$2的原理，得到00000000 00000000 00000000 00000000,即為0.
  -3>>2剖析：
  -3二進位形式: 11111111 11111111 11111111 11111101,按照$2的原理，得到11111111 11111111 11111111 11111111,即為-1.

以上:每 個整數表示的二進位都是32位的，如果右移32位和右移0位的效果是一樣的。依次類推，右移32的倍數位都一樣。

備忘:對於右移32位與右移0位是結果是一樣的，我一直不能夠理解。現在我只能理解為32比較特殊。相當於整體全移。與移0位相同。左移也是一樣的。

$3> m>>>n：整數m表示的二進位右移n位，不論正負數，高位都補零。
執行個體： 
  3>>>2剖析：
  3二進位形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$3的原理，得到00000000 00000000 00000000 00000000,即為0.
  -3>>>2剖析：
  -3二進位形式: 11111111 11111111 11111111 11111101,按照$3的原理，得到00111111 11111111 11111111 11111111,即為1073741823.
   

【注】:對於$1,$2,$3,如果n為負數:這時JVM會先讓n對32模數，變成一個絕對值小於32的負數，然後再加上32，直到 n 變成一個正數。
執行個體：
   4<<-10
   4的二進位形式:00000000 00000000 00000000 00000100,-10對32模數再加上32，不用說了，得到22，則4<<-10，即相當於4<<22。
   此時按照再按照$1原理，得到00000001 00000000 00000000 00000000，得到的即為：16777216。

OK， 大功告成。

綜上所述:
   m<<n即在數字沒有溢出的前提下，對於正數和負數，左移n位都相當於m乘以2的n次方.
   m>>n即相當於m除以2的n次方，得到的為整數時，即為結果。如果結果為小數，此時會出現兩種情況：(1)如果m為正數，得到的商會無條件 的捨棄小數位；(2)如果m為負數，捨棄小數部分，然後把整數部分加+1得到位移後的值。 

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接 下來在此說說位操作的好處，速度超快，這些都是底層的二進位機器操作指令。
  比如:a*2，

       1.jvm先為變數a分配空間；

       2.再進行a*2的操作；

      3.再把結果返回給相應的變數。
而 a<<1,和a*2一樣，它只需要一條指令即可，速度很快。當然前三種位移操作都是對2的倍數

進行操作時可用。



再 進行些許補充，談到位操作，當然還要說到四個操作符：~(按位非)，|(按位或)，&(按位

與)，^(按位異或)，這些都是大學 電腦基礎用法，對整數的二進位形式進行操作，然後再

轉換為整數,具體操作如下。
1.~(按位非):【解義】對該整數的二進位形 式逐位取反。
    ~4：(一元操作符)
     4的二進位形式為：00000000 00000000 00000000 00000100，逐位取反後得

到:11111111 11111111 11111111 11111011,即為-5.
2.| (按位或):【解義】對兩個整數的二進位形式逐位進行邏輯或運算，原理為:1|0=1,0|0=0,1|1=1,0|1=1
等。
    4|-5：
     4的二進位形式為：00000000 00000000 00000000 00000100，
    -5的二進位形式為：11111111 11111111 11111111 11111011，
  逐位進行邏輯或運算：11111111 11111111 11111111 11111111，即得到-1.
3.&(按位與):【解義】對兩個整數的二進位形式逐位進行邏輯與 運算，原理:1|0=0,0|0=0,1&1=1;0&1=0等。  
   4&-5：
     4的二進位形式為：00000000 00000000 00000000 00000100，
    -5的二進位形式為：11111111 11111111 11111111 11111011，
  逐位進行邏輯與運算：00000000 00000000 00000000 00000000,即得到0.  

實際應用：可以把位元組轉換為整 數，-64&0xFF=192,也可以用八進位的形式，-64&0377=192、

其實0xFF和0377都表示的是整數255、 
4.^(按 位異或):【解義】對兩個整數的二進位形式逐位進行邏輯異或運算，原理:1^1=0,1^0=1,0^1=1,0^0=0.
   4^-5：
     4的二進位形式為：00000000 00000000 00000000 00000100，
    -5的二進位形式為：11111111 11111111 11111111 11111011，
逐位進行邏輯異或運算：11111111 11111111 11111111 11111111，即得到-1.

實際應用：按位異或可以比較兩個數字是否相等，它利用 1^1=0，0^0=0的原理。  20^20==0

轉自:http://aokunsang.javaeye.com/blog/615658

關於二進位一些說明:

關於負數的二進位表示方法

今天知道了對於負數的二進位方法的表示方法：例如 －5   
第一步：首先要把5變成101的二進位形式
第二步：再者就是按位取反，（形 成前面全是1）010
第三步：在最後加1 形成：11111111 11111111 11111111 11111011
反過來如果把 最高位是1的二進位變成負的整形時
第一步：位取反，變成00000000 00000000 00000000 00000100
第二 步：在最低位加上1，形成101
第三步：形成整形5 ，在加上負號；
在java中怎麼用代碼實現二進位於十進位的轉化
public int binaryInToInt(String str)
{
             int j=0,i=0;
            char c;
            for(i=0;i<str.length();i++)
             {
                      if(str.charAt(str.length()-i)==‘1‘)
                        {
                                     j=j+exp(2*ln(str.length()-i));
                        }
 
             }
return j;
} 
轉自:
http://blog.csdn.net/zdp5528/archive/2008/04/10/2278719.aspx

(1)正負表示方法
用位元組的最高位表示:"1"表示"正","0"表示"負"

(2)電腦中數字是以哪個碼儲存的?
補碼

(3) 負數 的二進位補碼轉換成十進位的方法
1、把補碼“取反”（把位元的各位“1”換“0”，“0”換“1”。比如“101010”取反後為“010101”）
2、把取反後的位元“加1”
3、最後用常規的方法把“加1”後的位元轉換為十進位數 

將負數轉換為二進位

http://blog.csdn.net/onewalkingman/archive/2009/01/10/3746154.aspx

我們已經知道電腦中，所有資料最終都是使用位元表達。

我們也已經學會如何將一個10進位數如何轉換為位元。

不過，我們仍然沒有學習一個負數如何用二進位表達。

比如，假設有一 int 類型的數，值為5，那麼，我們知道它在電腦中表示為：

00000000 00000000 00000000 00000101

5轉換成二制是101，不過int類型的數佔用4位元組（32位），所以前面填了一堆0。

現在想知道，-5在電腦中如何表示？　

在電腦中，負數以其正值的補碼形式表達。

什麼叫補碼呢？這得從原碼，反碼說起。

原碼：一個整數，按照絕對值大小轉換成的位元，稱為原碼。

比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原碼。　

反碼：將位元按位取反，所得的新位元稱為原位元的反碼。

取反操作指：原為1，得0；原為0，得1。（1變0; 0變1）

比如：將00000000 00000000 00000000 00000101每一位取反，得11111111 11111111 11111111 11111010。

稱：11111111 11111111 11111111 11111010 是 00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼。

反碼是相互的，所以也可稱：

11111111 11111111 11111111 11111010 和 00000000 00000000 00000000 00000101 互為反碼。

補碼：反碼加1稱為補碼。

也就是說，要得到一個數的補碼，先得到反碼，然後將反碼加上1，所得數稱為補碼。

比如：00000000 00000000 00000000 00000101 的反碼是：11111111 11111111 11111111 11111010。

那麼，補碼為：

11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011
所以，-5 在電腦中表達為：11111111 11111111 11111111 11111011。轉換為十六進位：0xFFFFFFFB。
再舉一例，我們來看整數-1在電腦中如何表示。

假設這也是一個int類型，那麼：
1、先取1的原碼：00000000 00000000 00000000 0000000111111111 11111111 11111111 11111110

2、得反碼：     11111111 11111111 11111111 11111110

3、得補碼：     11111111 11111111 11111111 11111111

可見，－1在電腦裡用二進位表達就是全1。16進位為：0xFFFFFF

個人總結:
補碼：反碼加1稱為補碼。

一個負二進位轉為十進位
例如:11111111 11111111 11111111 11111110
第一步:減1 變為11111111 11111111 11111111 11111101(二進位，第一位不足時從第二位第一也為2)
第二步:取反 00000000 00000000 00000000 00000010
根據常用方法轉為十進位.最後要加-號
關於java中的~按位非
如:~1 
1二進位為 00000000 00000000 00000000 00000001
~1為:        11111111 11111111 11111111 11111110
首位為1說明此數為-根據上面的計算方法，即可以計算出結果。

關於java按位操作運算