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优秀程序员不得不知道的20个位运算技巧 .

2012-12-18 12:39 691 查看

转载于：http://blog.csdn.net/nash_/article/details/8262185

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！

Welcome To My BitTricks

1.获得int型最大值

[cpp] view plain copy print ?

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

}

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] view plain copy print ?

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

}

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

另一种写法

[cpp] view plain copy print ?

int getMaxInt(){//有些编译器不适用

return (1 << -1) - 1;//2147483647

}

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

[java] view plain copy print ?

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

}

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

2.获得int型最小值

[cpp] view plain copy print ?

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

}

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

另一种写法

[cpp] view plain copy print ?

int getMinInt(){//有些编译器不适用

return 1 << -1;//-2147483648

}

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

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

}

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

JAVA版

[java] view plain copy print ?

long getMaxLong(){
return ((long)1 << 127) - 1;//9223372036854775807

}

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

[cpp] view plain copy print ?

int mulTwo(int n){//计算n*2

return n << 1;
}

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

5.除以2运算

[cpp] view plain copy print ?

int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用

return n >> 1;//除以2

}

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

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int mulTwoPower(int n,int m){//计算n*(2^m)

return n << m;
}

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

7.除以2的m次方

[cpp] view plain copy print ?

int divTwoPower(int n,int m){//计算n/(2^m)

return n >> m;
}

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

8.判断一个数的奇偶性

[java] view plain copy print ?

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

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

[cpp] view plain copy print ?

void swap(int *a,int *b){ (*a) ^= (*b) ^= (*a) ^= (*b); }

void swap(int *a,int *b){
(*a) ^= (*b) ^= (*a) ^= (*b);
}

通用版（一些语言中得分开写）

[java] view plain copy print ?

a ^= b; b ^= a; a ^= b;

a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

10.取绝对值（某些机器上，效率比n>0
? n:-n 高）

[cpp] view plain copy print ?

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 */
}

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

[cpp] view plain copy print ?

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*/ }

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

[cpp] view plain copy print ?

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*/ }

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

[cpp] view plain copy print ?

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*/ }

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

[cpp] view plain copy print ?

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*/ }

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

[java] view plain copy print ?

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。

}

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

[cpp] view plain copy print ?

int getFactorialofTwo(int n){//n > 0

return 2 << (n-1);//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

[java] view plain copy print ?

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*/ }

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

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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*/
}

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

[java] view plain copy print ?

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

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

另一种写法

[java] view plain copy print ?

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*/

}

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] view plain copy print ?

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

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] view plain copy print ?

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*/ }

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] view plain copy print ?

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*/ }

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] view plain copy print ?

-~n

-~n

计算n-1

[cpp] view plain copy print ?

~-n

~-n

取相反数

[java] view plain copy print ?

~n + 1;

~n + 1;

另一种写法

[java] view plain copy print ?

(n ^ -1) + 1;

(n ^ -1) + 1;

if(x == a) x = b; if(x == b) x = a;

[cpp] view plain copy print ?

x = a ^ b ^ x;

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

[cpp] view plain copy print ?

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

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

如果您知道实用的一行位运算技巧请留言，博主不胜感激，还有我总结的位运算难免有不健壮之处，请您多多批评。

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1.获得int型最大值

另一种写法

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2.获得int型最小值

另一种写法

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JAVA版

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5.除以2运算

6.乘以2的m次方

7.除以2的m次方

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9.不用临时变量交换两个数（面试常考）

C语言版

通用版（一些语言中得分开写）

10.取绝对值（某些机器上，效率比n>0? n:-n 高）

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

C语言版

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

C语言版

13.判断符号是否相同

14.计算2的n次方

15.判断一个数是不是2的幂

16.对2的n次方取余

17.求两个整数的平均值

另一种写法

18.从低位到高位,取n的第m位

19.从低位到高位.将n的第m位置1

20.从低位到高位,将n的第m位置0

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

计算n-1

取相反数

另一种写法

if(x == a) x = b; if(x == b) x = a;

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

10.取绝对值（某些机器上，效率比n>0
? n:-n 高）