Java 中位操作的详解

<1>.在了解位移之前,先了解一下正数和负数的二进制表示形式以及关系:
举例15和-15:

15 的原码: 00000000 00000000 00000000 00001111
    补码: 11111111 11111111 11111111 11110000
                 +1 =
-15的原码:11111111 11111111 11111111 11110001

负数的原码即为:正数的原码取反,再加1。

<2>位移操作:(只针对 int类型的数据有效,java中,一个int的长度始终是32位,也就是4个字节,它操作的都是该整数的二进制数).也可以作用于以下类型,即 byte,short,char,long(当然,它们都是整数形式)。当为这四种类型是,JVM先把它们转换成int型再进行操作。

<<     左移  
>>     右移
>>>    无符号右移

<< 和>>为数值位移,>>>为逻辑位移。【注】:Java中不存在<<<。

$1> m<<n的含义:把整数m表示的二进制数左移n位,高位移出n位都舍弃,低位补0.  (此时将会出现正数变成负数的形式)
实例:
  3<<2剖析:
  3二进制形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$1的原理,得到00000000 00000000 00000000 00001100,即为12.
 
  左移使整数变为负数:
  10737418<<8
  10737418二进制表示形式:00000000 10100011 11010111 00001010,按照$1的原理,得到10100011 11010111 00001010 00000000,即为:-1546188288.

$2> m>>n的含义:把整数m表示的二进制数右移n位,m为正数,高位全部补0;m为负数,高位全部补1.
实 例:
  3>>2剖析:
  3二进制形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$2的原理,得到00000000 00000000 00000000 00000000,即为0.
  -3>>2剖析:
  -3二进制形式: 11111111 11111111 11111111 11111101,按照$2的原理,得到11111111 11111111 11111111 11111111,即为-1.

以上:每 个整数表示的二进制都是32位的,如果右移32位和右移0位的效果是一样的。依次类推,右移32的倍数位都一样。

备注:对于右移32位与右移0位是结果是一样的,我一直不能够理解。现在我只能理解为32比较特殊。相当于整体全移。与移0位相同。左移也是一样的。

$3> m>>>n:整数m表示的二进制右移n位,不论正负数,高位都补零。
实例:
  3>>>2剖析:
  3二进制形式: 00000000 00000000 00000000 00000011,按照$3的原理,得到00000000 00000000 00000000 00000000,即为0.
  -3>>>2剖析:
  -3二进制形式: 11111111 11111111 11111111 11111101,按照$3的原理,得到00111111 11111111 11111111 11111111,即为1073741823.
  

【注】:对于$1,$2,$3,如果n为负数:这时JVM会先让n对32取模,变成一个绝对值小于32的负数,然后再加上32,直到 n 变成一个正数。
实例:
   4<<-10
   4的二进制形式:00000000 00000000 00000000 00000100,-10对32取模再加上32,不用说了,得到22,则4<<-10,即相当于4<<22。
   此时按照再按照$1原理,得到00000001 00000000 00000000 00000000,得到的即为:16777216。

OK, 大功告成。

综上所述:
   m<<n即在数字没有溢出的前提下,对于正数和负数,左移n位都相当于m乘以2的n次方.
   m>>n即相当于m除以2的n次方,得到的为整数时,即为结果。如果结果为小数,此时会出现两种情况:(1)如果m为正数,得到的商会无条件 的舍弃小数位;(2)如果m为负数,舍弃小数部分,然后把整数部分加+1得到位移后的值。

---------------------------------------------------------------------------------

接 下来在此说说位操作的好处,速度超快,这些都是底层的二进制机器操作指令。
  比如:a*2,

       1.jvm先为变量a分配空间;

       2.再进行a*2的操作;

      3.再把结果返回给相应的变量。
而 a<<1,和a*2一样,它只需要一条指令即可,速度很快。当然前三种位移操作都是对2的倍数

进行操作时可用。

 

再 进行些许补充,谈到位操作,当然还要说到四个操作符:~(按位非),|(按位或),&(按位

与),^(按位异或),这些都是大学 计算机基础用法,对整数的二进制形式进行操作,然后再

转换为整数,具体操作如下。
1.~(按位非):【解义】对该整数的二进制形 式逐位取反。
    ~4:(一元操作符)
     4的二进制形式为:00000000 00000000 00000000 00000100,逐位取反后得

到:11111111 11111111 11111111 11111011,即为-5.
2.| (按位或):【解义】对两个整数的二进制形式逐位进行逻辑或运算,原理为:1|0=1,0|0=0,1|1=1,0|1=1
等。
    4|-5:
     4的二进制形式为:00000000 00000000 00000000 00000100,
    -5的二进制形式为:11111111 11111111 11111111 11111011,
  逐位进行逻辑或运算:11111111 11111111 11111111 11111111,即得到-1.
3.&(按位与):【解义】对两个整数的二进制形式逐位进行逻辑与 运算,原理:1|0=0,0|0=0,1&1=1;0&1=0等。 
   4&-5:
     4的二进制形式为:00000000 00000000 00000000 00000100,
    -5的二进制形式为:11111111 11111111 11111111 11111011,
  逐位进行逻辑与运算:00000000 00000000 00000000 00000000,即得到0.  
实际应用:可以把字节转换为整 数,-64&0xFF=192,也可以用八进制的形式,-64&0377=192、

其实0xFF和0377都表示的是整数255、
4.^(按 位异或):【解义】对两个整数的二进制形式逐位进行逻辑异或运算,原理:1^1=0,1^0=1,0^1=1,0^0=0.
   4^-5:
     4的二进制形式为:00000000 00000000 00000000 00000100,
    -5的二进制形式为:11111111 11111111 11111111 11111011,
逐位进行逻辑异或运算:11111111 11111111 11111111 11111111,即得到-1.

实际应用:按位异或可以比较两个数字是否相等,它利用 1^1=0,0^0=0的原理。  20^20==0

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

关于二进制一些说明:

关于负数的二进制表示方法
今天知道了对于负数的二进制方法的表示方法:例如 -5  
第一步:首先要把5变成101的二进制形式
第二步:再者就是按位取反,(形 成前面全是1)010
第三步:在最后加1 形成:11111111 11111111 11111111 11111011
反过来如果把 最高位是1的二进制变成负的整形时
第一步:位取反,变成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 ,在加上负号;
在java中怎么用代码实现二进制于十进制的转化

 代码如下 复制代码
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;
}

转自:
http://www.111cn.net
(1)正负表示方法用字节的最高位表示:"1"表示"正","0"表示"负"(2)计算机中数字是以哪个码储存的?补码(3) 负数 的二进制补码转换成十进制的方法1、把补码“取反”(把二进制数的各位“1”换“0”,“0”换“1”。比如“101010”取反后为“010101”)2、把取反后的二进制数“加1”3、最后用常规的方法把“加1”后的二进制数转换为十进制数 将负数转换为二进制
http://blog.111cn.net/onewalkingman/archive/2009/01/10/3746154.aspx

我们已经知道计算机中,所有数据最终都是使用二进制数表达。

我们也已经学会如何将一个10进制数如何转换为二进制数。

不过,我们仍然没有学习一个负数如何用二进制表达。

比如,假设有一 int 类型的数,值为5,那么,我们知道它在计算机中表示为:

00000000 00000000 00000000 00000101

5转换成二制是101,不过int类型的数占用4字节(32位),所以前面填了一堆0。

现在想知道,-5在计算机中如何表示? 

在计算机中,负数以其正值的补码形式表达。

什么叫补码呢?这得从原码,反码说起。

原码:一个整数,按照绝对值大小转换成的二进制数,称为原码。

比如 00000000 00000000 00000000 00000101 是 5的 原码。 

反码:将二进制数按位取反,所得的新二进制数称为原二进制数的反码。

取反操作指:原为1,得0;原为0,得1。(1变0; 0变1)

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

称:11111111 11111111 11111111 11111010 是 00000000 00000000 00000000 00000101 的反码。

反码是相互的,所以也可称:

11111111 11111111 11111111 11111010 和 00000000 00000000 00000000 00000101 互为反码。

补码:反码加1称为补码。

也就是说,要得到一个数的补码,先得到反码,然后将反码加上1,所得数称为补码。

比如:00000000 00000000 00000000 00000101 的反码是:11111111 11111111 11111111 11111010。

那么,补码为:

11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011
所以,-5 在计算机中表达为:11111111 11111111 11111111 11111011。转换为十六进制:0xFFFFFFFB。
再举一例,我们来看整数-1在计算机中如何表示。

假设这也是一个int类型,那么:
1、先取1的原码:00000000 00000000 00000000 0000000111111111 11111111 11111111 11111110

2、得反码:     11111111 11111111 11111111 11111110

3、得补码:     11111111 11111111 11111111 11111111

可见,-1在计算机里用二进制表达就是全1。16进制为:0xFFFFFF

个人总结:
补码:反码加1称为补码。

一个负二进制转为十进制
例如:11111111 11111111 11111111 11111110
第一步:减1 变为11111111 11111111 11111111 11111101(二进制,第一位不足时从第二位第一也为2)
第二步:取反 00000000 00000000 00000000 00000010
根据常用方法转为十进制.最后要加-号
关于java中的~按位非
如:~1
1二进制为 00000000 00000000 00000000 00000001
~1为:        11111111 11111111 11111111 11111110
首位为1说明此数为-根据上面的计算方法,即可以计算出结果

时间: 2024-10-27 08:21:15

Java 中位操作的详解的相关文章

Java中final关键字详解_php技巧

谈到final关键字,想必很多人都不陌生,在使用匿名内部类的时候可能会经常用到final关键字.另外,Java中的String类就是一个final类,那么今天我们就来了解final这个关键字的用法. 主要介绍:一.final关键字的基本用法.二.深入理解final关键字 一.final关键字的基本用法 在Java中,final关键字可以用来修饰类.方法和变量(包括成员变量和局部变量).下面就从这三个方面来了解一下final关键字的基本用法. 1.修饰类 当用final修饰一个类时,表明这个类不能

Java 中的注解详解及示例代码_java

在Java中,注解(Annotation)引入始于Java5,用来描述Java代码的元信息,通常情况下注解不会直接影响代码的执行,尽管有些注解可以用来做到影响代码执行. 注解可以做什么 Java中的注解通常扮演以下角色 编译器指令 构建时指令 运行时指令 其中 Java内置了三种编译器指令,本文后面部分会重点介绍 Java注解可以应用在构建时,即当你构建你的项目时.构建过程包括生成源码,编译源码,生成xml文件,打包编译的源码和文件到JAR包等.软件的构建通常使用诸如Apache Ant和Mav

Java中的递归详解(用递归实现99乘法表来讲解)_java

1:普通实现99乘法表太简单,是个程序员都会,实现如下: package test.ms; public class Test99 { public static void main(String[] args) { for(int i=1; i<=9;i++){ for(int j=1; j<=i; j++){ System.out.print(j+" * "+i+ " = "+(i*j) +" "); } System.out.p

Java 中ThreadLocal类详解_java

ThreadLocal类,代表一个线程局部变量,通过把数据放在ThreadLocal中,可以让每个线程创建一个该变量的副本.也可以看成是线程同步的另一种方式吧,通过为每个线程创建一个变量的线程本地副本,从而避免并发线程同时读写同一个变量资源时的冲突. 示例如下: import java.util.Random; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import ja

Java中static作用详解_java

static表示"全局"或者"静态"的意思,用来修饰成员变量和成员方法,也可以形成静态static代码块,但是Java语言中没有全局变量的概念. 被static修饰的成员变量和成员方法独立于该类的任何对象.也就是说,它不依赖类特定的实例,被类的所有实例共享. 只要这个类被加载,Java虚拟机就能根据类名在运行时数据区的方法区内定找到他们.因此,static对象可以在它的任何对象创建之前访问,无需引用任何对象. 用public修饰的static成员变量和成员方法本质是

Java中字符编码格式详解_java

一.前言 在分析Comparable和Comparator的时候,分析到了String类的compareTo方法,String底层是用char[]数组来存放元素,在比较的时候是比较的两个字符串的字符,字符用char来存储,此时,突然想到,Java里面的char可以存放中文吗?后来发现是可以的,并且由此也引出了Java中字符的编码格式问题. 二.Java存储格式 在Java中,如下代码获取了字符'张'的各种编码格式. import java.io.UnsupportedEncodingExcept

Java中的随机数详解_java

在java中我们可以使用java.util.Random类来产生一个随机数发生.它有两个构造函数,分别是Random()和Random(long seed).Random()是用当前时间即System.currentTimeMillis()作为发生器的种子,而Random(long seed)是用指定的seed作为发生器的种子. 当随机数发生器就是Random对象产生以后,可以通过对象调用不同的方法:nextInt().nextLong().nextFloat().nextDouble()等来获

Java中格式化处理详解

在Java中我们需要对一个数字进行四舍五入处理或者是对一个字符串进行格式化处理,我们需要使用String.Format方法或者其他格式化方法 一.Format方法 比如:DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.00");SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");等 使用方法基本如下: Date date=new Date(fileTemp.lastModif

Java中的泛型详解_java

所谓泛型:就是允许在定义类.接口指定类型形参,这个类型形参在将在声明变量.创建对象时确定(即传入实际的类型参数,也可称为类型实参) 泛型类或接口 "菱形"语法 复制代码 代码如下: //定义   public interface List<E> extends Collection<E>    public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>  implements Map<K,V