程序中的所有数在计算机内存中都是以二进制的形式存储的。位运算就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作。比如,and运算本来是一个逻辑运算符,但整数与整数之间也可以进行and运算。举个例子,6的二进制是110,11的二进制是1011,那么6 and 11的结果就是2,它是二进制对应位进行逻辑运算的结果(0表示False,1表示True,空位都当0处理)。
0110
AND 1011
---------------
0010 --> 2
下面我们来看看位运算的用处
一、运算说明
1. and运算 &
说明:相同位的两个数字都为1,则为1;若有一个不为1,则为0。同真为真,一假为假。
and运算通常用于二进制的取位操作,例如一个数 and 1的结果就是取二进制的最末位。这可以用来判断一个整数的奇偶,二进制的最末位为0表示该数为偶数,最末位为1表示该数为奇数。
00101
(&;或者and) 11100
----------------
00100
2. or运算 |
说明:相同位只要一个为1即为1。有真为真,全假为假。
or运算通常用于二进制特定位上的无条件赋值,例如一个数or 1的结果就是把二进制最末位强行变成1。如果需要把二进制最末位变成0,对这个数or 1之后再减一就可以了,其实际意义就是把这个数强行变成最接近的偶数。
00101
(|或者or) 11100
----------------
11101
3. xor运算 ^
说明:相同位不同则为1,相同则为0。异或从字面就很好理解,不同为真,相同为假。
异或的符号是^。按位异或运算,对等长二进制模式按位或二进制数的每一位执行逻辑按位异或操作。操作的结果是如果某位不同则该位为1, 否则该位为0。
xor运算的逆运算是它本身,也就是说两次异或同一个数最后结果不变,即(a xor b) xor b = a。xor运算可以用于简单的加密,比如我想对我MM说1314520,但怕别人知道,于是双方约定拿我的生日19880516作为密钥。1314520 xor 19880516 = 20665500,我就把20665500告诉MM。MM再次计算20665500 xor 19880516的值,得到1314520。
00101
(^或者xor)11100
----------------
11001
4. not运算 ~
说明:取反,1变0,0变1。
(~或者not) 00110
----------------
11001
5. 左移运算 <<
说明:参加运算的数,换算为二进制(01)后,进行左移运算,用来将一个数各二进制位全部向左移动若干位,其余位补0。
左移的意义在于对数进行2^n的乘法运算。
10 << 2 ;
0000 0000 0000 1010
--------------------
0000 0000 0010 1000
所以:10 << 2 = 0000 0000 0010 1000 = 40 = 10*2^2。
6. 右移运算 >>
说明:参加运算的数,换算为二进制(01)后,进行右移运算,用来将一个数各二进制位全部向右移动若干位,其余位补0。
和左移一样,右移的意义在于对数进行2^n的除法运算。
10 >> 2 ;
0000 0000 0000 1010
--------------------
0000 0000 0000 0010
所以:10 >> 2 = 0000 0000 0000 0010 = 2 = 10/2^2。注意:除了以后没有小数位的,都是取整。
合理运用位运算可以提高程序效率。因为高级的加减乘除运算在底层都是靠位运算实现的。
说到运算顺便复习Java的运算符
二、Java 的运算符
Java运算符很多,下面按优先顺序列出了各种运算符。
优先级 | 运算符分类 | 结合顺序 | 运算符 |
由 高 到 低 |
分隔符 | 左结合 | . [] ( ) ; , |
一元运算符 | 右结合 | ! ++ -- - ~ | |
算术运算符 移位运算符 |
左结合 | * / % + - << >> >>> | |
关系运算符 | 左结合 | < > <= >= instanceof(Java 特有) = = != | |
逻辑运算符 | 左结合 | ! && || ~ & | ^ | |
三目运算符 | 右结合 | 布尔表达式?表达式1:表达式2 | |
赋值运算符 | 右结合 | = *= /= %= += -= <<= >>= >>>= &= *= |= |
1. 一元运算符
因操作数是一个,故称为一元运算符。
运算符 | 含义 | 例子 |
- | 改变数值的符号,取反 | -x(-1*x) |
~ | 逐位取反,属于位运算符 | ~x |
++ | 自加1 | x++ |
-- | 自减1 | x-- |
++x 因为++在前,所以先加后用。
x++ 因为++在后,所以先用后加。
注意:a+ ++b和a+++b是不一样的(因为有一个空格)。
2. 算术运算符
算术运算符,就是数学中的加、减、乘、除等运算。因算术运算符是运算两个操作符,故又称为二元运算符。
运算符 | 含义 | 例子 |
+ | 加法运算 | x+y |
- | 减法运算 | x-y |
* | 乘法运算 | x*y |
/ | 除法运算 | x/y |
% | 取模运算(求余运算) | x%y |
这些操作可以对不同类型的数字进行混合运算,为了保证操作的精度,系统在运算过程中会做相应的转化。数字精度的问题,我们在这里不讨论。
3. 移位运算符
移位运算符操作的对象就是二进制的位,可以单独用移位运算符来处理int型整数。
运算符 | 含义 | 例子 |
<< | 左移运算符,将运算符左边的对象向左移动运算符右边指定的位数(在低位补0) | x<<3 |
>> | "有符号"右移运算 符,将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数。使用符号扩展机制,也就是说,如果值为正,则在高位补0,如果值为负,则在高位补1. | x>>3 |
>>> | "无符号"右移运算 符,将运算符左边的对象向右移动运算符右边指定的位数。采用0扩展机制,也就是说,无论值的正负,都在高位补0. | x>>>3 |
4. 关系运算符
Java具有完备的关系运算符,这些关系运算符同数学中的关系运算符是一致的。具体说明如下:
运算符 | 含义 | 例子 |
< | 小于 | x<y |
> | 大于 | x>y |
<= | 小于等于 | x<=y |
>= | 大于等于 | x>=y |
== | 等于 | x==y |
!= | 不等于 | x!=y |
五、逻辑运算符
A | !A |
true | false |
false |
true |
A | B | A&&B |
false | false | false |
true | false | false |
false | true | false |
true | true | true |
A | B | A||B |
false | false | false |
true | false | true |
false | true | true |
true | true | true |
在运用逻辑运算符进行相关的操作,就不得不说“短路”现象。
if(1==1 && 1==2 && 1==3){ }
代码从左至右执行,执行第一个逻辑表达式后:(true && 1==2 && 1==3),执行第二个逻辑表达式后:(true && false && 1==3)
因为其中有一个表达式的值是false,可以判定整个表达式的值是false,就没有必要执行第三个表达式了,所以java虚拟机不执行1==3代码,就好像被短路掉了。
但是如果是下面这段代码就会全部判断执行。
if(1==1 & 1==2 & 1==3){ }
逻辑或也存在“短路”现象,当执行到有一个表达式的值为true时,整个表达式的值就为true,后面的代码就不执行了。
“短路”现象在多重判断和逻辑处理中非常有用。我们经常这样使用:
public void a(String str){
if(str!=null && str.trim().length()>0){
}
}
如果str为null,那么执行str.trim().length()就会报错,短路现象保证了我们的代码能够正确执行。
6. 三目运算符
三目运算符是一个特殊的运算符,它的语法形式如下:
布尔表达式?表达式1:表达式2
运算过程:如果布尔表达式的值为true,就返回表达式1的值,否则返回表达式2的值,例如:
int sum=90;
String str=sum<100 ? "失败" : "成功";
等价于下列代码:
String str=null;
if(num<100){
str="失败";
}else{
str="成功";
}
三目运算符和if……else语句相比,前者使程序代码更加简洁。
7. 赋值运算符
赋值运算符是程序中最常用的运算符了,示例如下:
运算符 | 例子 | 含义 |
+= | x+=y | x=x+y |
-= | x-=y | x=x-y |
*= | x*=y | x=x*y |
/= | x/=y | x=x/y |
%= | x%=y | x=x%y |
>>= | x>>=y | x=x>>y |
>>>= | a>>>=y | x=x>>>y |
<<= | a<<=y | x=x<<y |
&= | x&=y | x=x&y |
|= | x|=y | x=x|y |
^= | x^=y | x=x^y |