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前言

   我們都知道，在計(jì)算機(jī)世界里，再?gòu)?fù)雜，再美的程序，到最后都會(huì)變成0與1。也就是我們常說(shuō)的：二進(jìn)制。二進(jìn)制相信大家都很熟悉。與現(xiàn)實(shí)世界不同的是，在現(xiàn)實(shí)世界里，我們通常都是用十進(jìn)制來(lái)表示的，也就是遇十進(jìn)一，這些都是我們熟悉的。到這里，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)端倪，現(xiàn)實(shí)世界中的十進(jìn)制與計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制其計(jì)量單元是不一樣的。那它們之間怎么轉(zhuǎn)換呢？這就涉及到一些比較基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)知識(shí)。不在本文中討論（如果有興趣，可以在下次講講)。嗯，回到今天的主題，來(lái)說(shuō)說(shuō)位運(yùn)算，這又是一個(gè)怎樣的概念呢？我們從小就開(kāi)始接觸，現(xiàn)實(shí)世界中的加減乘除這些運(yùn)算，也就是十進(jìn)制中的運(yùn)算。今天我們要說(shuō)的是：二進(jìn)制位中的一些常用運(yùn)算。例如：& (位與)，| (位或) ，^(異或)，<<(左移)，>>(右移) 等等。

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真與假

  在進(jìn)行運(yùn)算符使用之前，我們有必要說(shuō)下真假。在Java中，我們都知道，用 true 值表示真，false 值表示假。其實(shí)在計(jì)算機(jī)中，通常使用 1 表示真，0表示假。使用過(guò)Json的同學(xué)應(yīng)該知道，Java中的boolean類(lèi)型，用1也是可以反序列化成true，0反序列化為false的。

& (位與)

   在說(shuō)位與之前，我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)我們熟悉的 && 邏輯與操作。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)： A&&B  也就是：A且B同時(shí)成立時(shí)為真，否則為假。也有人稱(chēng)之為：“一假必假”。

現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)看位與。首先，我們來(lái)看一段程序：

 @Test
   public void testBit(){
       int a = 8;
       int b = 9;
       System.out.println("a binary: "+Integer.toBinaryString(a));
       System.out.println("b binary: "+Integer.toBinaryString(b));
       System.out.println("a & b binary: "+Integer.toBinaryString(a&b));
       System.out.println("a & b result: "+(a&b));
   }

再看解釋之前，我們先猜猜結(jié)果是多少？

代碼解釋：

位與：我們從字面意思上來(lái)理解，也是二進(jìn)制位的與操作。

1. 數(shù)字 8 的十進(jìn)制是： 1000 。

2. 數(shù)字 9 的十進(jìn)制是： 1001。

我們?cè)賮?lái)進(jìn)行位于操作：

如下所示：

8：1000
9：1001
&
8  1000

最左邊的 1&1 = 1，中間的 0&0 = 0，最右邊的0&1 = 0。

二進(jìn)制的結(jié)果為：1000，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制后為 8。

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

a binary: 1000
b binary: 1001
a & b binary: 1000
a & b result: 8

結(jié)果是符合預(yù)期的。

| (位或)

  上面說(shuō) & (位與) 操作，現(xiàn)在我們來(lái)看看位或操作，繼續(xù)使用上面的例子：如下所示：

 @Test
   public void testBit(){
       int a = 8;
       int b = 9;
       System.out.println("a binary: "+Integer.toBinaryString(a));
       System.out.println("b binary: "+Integer.toBinaryString(b));
       System.out.println("a & b binary: "+Integer.toBinaryString(a|b));
       System.out.println("a & b result: "+(a|b));
   }

再看看二進(jìn)制：

8：1000
9：1001
|
9  1001

最左邊的 1|1 = 1，中間的0|0 = 0 ，最右邊的 0|1 = 1。

結(jié)果二進(jìn)制為： 1001 對(duì)應(yīng)的10進(jìn)制為 9。

運(yùn)算結(jié)果如下：

a binary: 1000
b binary: 1001
a & b binary: 1001
a & b result: 9

^(異或)

  這個(gè)運(yùn)算符比較有意思，異從字面上來(lái)理解是：不同的。放在位操作里也是一樣的。繼續(xù)使用上面的例子：

@Test
   public void testBit(){
       int a = 8;
       int b = 9;
       System.out.println("a binary: "+Integer.toBinaryString(a));
       System.out.println("b binary: "+Integer.toBinaryString(b));
       System.out.println("a & b binary: "+Integer.toBinaryString(a^b));
       System.out.println("a & b result: "+(a^b));
   }

繼續(xù)看二進(jìn)制：

8:1000
9:1001
^
1  0001

位相同時(shí)取假，不同時(shí)取真。左邊的 1=1 相同取假，也就是0。中間的0=0 也為假為0。最右邊的0不等于1，為真。結(jié)果也就為1。

<<(左移)

  在現(xiàn)實(shí)世界里，我們經(jīng)常使用乘法。<< 則表示二進(jìn)制中的位移操作，低位補(bǔ)0。例如：8<<1。

@Test
   public void testCode(){
       int a =8;
       System.out.println("a toBinaryString: "+Integer.toBinaryString(a));
       System.out.println("a<<1 toBinaryString: "+Integer.toBinaryString(a<<1));
       System.out.println("result: "+(a<<1));

二進(jìn)制如下：

8  1000
8<<1
16 10000

結(jié)果為： 2^4  = 16。  << 左邊 a 表示基數(shù)， 右邊 1 則表示需要位移動(dòng)的位數(shù)。 箭頭指向哪邊，則向哪邊位移。程序運(yùn)行結(jié)果：

a toBiryString: 1000
a<<1 toBinaryString: 10000
result: 16

>> 右移

  >>(右移) 與左移 <<  則是相反的，高位補(bǔ)0 。繼續(xù)上面的例子：

@Test
   public void testCode(){
       int a =8;
       System.out.println("a toBinaryString: "+Integer.toBinaryString(a));
       System.out.println("1>>a toBinaryString: "+Integer.toBinaryString(a>>1));
       System.out.println("result: "+(a>>1)
   }

二進(jìn)制：

8 : 1000
8>>1
4 : 0100

運(yùn)行結(jié)果：

a toBinaryString: 1000
a>>1 toBinaryString: 100
result: 4

其實(shí)這里還有一個(gè)比較好記的口訣：

a>>n 則表示： a / (2^n) 次方。  (取整)

a<<n 則結(jié)果為： a * (2^n) 次方。

現(xiàn)在我們來(lái)速算一下：

當(dāng)a = 13, n = 2 時(shí)。13<<2 等于  13* 4 = 52 。 13/4 = 3。

(上述速算法，如有錯(cuò)誤，歡迎打臉?。?！)

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   我們?cè)谠创a以及常見(jiàn)算法中位移運(yùn)算是非常常見(jiàn)的，一位Java程序員掌握位運(yùn)算也是很有必要的。這對(duì)我們算法，源碼理解都非常有幫助！

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網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題：說(shuō)說(shuō)Java位運(yùn)算
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