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  • Java的位运算符详解实例——与（&）、非（~）、或（|）、异或（^）

    位运算符主要针对二进制，它包括了：“与”、“非”、“或”、“异或”。从表面上看似乎有点像逻辑运算符，但逻辑运算符是针对两个关系运算符来进行逻辑运算，而位运算符主要针对两个二进制数的位进行逻辑运算。下面详细介绍每个位运算符。


    1．与运算符
    与运算符用符号“&”表示，其使用规律如下：
    两个操作数中位都为1，结果才为1，否则结果为0，例如下面的程序段。
    public class data13
    {
    public static void main(String[] args)
    {
    int a=129;
    int b=128;
    System.out.println("a 和b 与的结果是："+(a&b));
    }
    }
    运行结果
    a 和b 与的结果是：128
    下面分析这个程序：
    “a”的值是129，转换成二进制就是10000001，而“b”的值是128，转换成二进制就是10000000。根据与运算符的运算规律，只有两个位都是1，结果才是1，可以知道结果就是10000000，即128。


    2．或运算符
    或运算符用符号“|”表示，其运算规律如下：
    两个位只要有一个为1，那么结果就是1，否则就为0，下面看一个简单的例子。
    public class data14
    {
    public static void main(String[] args)
    {
    int a=129;
    int b=128;
    System.out.println("a 和b 或的结果是："+(a|b));
    }
    }
    运行结果
    a 和b 或的结果是：129
    下面分析这个程序段：
    a 的值是129，转换成二进制就是10000001，而b 的值是128，转换成二进制就是10000000，根据或运算符的运算规律，只有两个位有一个是1，结果才是1，可以知道结果就是10000001，即129。


    3．非运算符
    非运算符用符号“~”表示，其运算规律如下：

    如果位为0，结果是1，如果位为1，结果是0，下面看一个简单例子。
    public class data15
    {
    public static void main(String[] args)
    {
    int a=2;
    System.out.println("a 非的结果是："+(~a));
    }
    }


    4．异或运算符
    异或运算符是用符号“^”表示的，其运算规律是：
    两个操作数的位中，相同则结果为0，不同则结果为1。下面看一个简单的例子。
    public class data16
    {
    public static void main(String[] args)
    {
    int a=15;
    int b=2;
    System.out.println("a 与 b 异或的结果是："+(a^b));
    }
    }
    运行结果
    a 与 b 异或的结果是：13
    分析上面的程序段：a 的值是15，转换成二进制为1111，而b 的值是2，转换成二进制为0010，根据异或的运算规律，可以得出其结果为1101 即13。



    Java中的运算符（操作符）

        程序的基本功能是处理数据，任何编程语言都有自己的运算符。因为有了运算符，程序员才写出表达式，实现各种运算操作，实现各种逻辑要求。

       为实现逻辑和运算要求，编程语言设置了各种不同的运算符，且有优先级顺序，所以有的初学者使用复杂表达式的时候搞不清楚。这里详细介绍一下Java中的运算符。

        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 =  *=     /=  %=   +=   -=    <<= >>= >>>=  &=  *=  |=

    一、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）。

      int a=10;
      int b=10;
      int sum=a+ ++b;
      System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum);
    运行结果是： a=10,b=11,sum=21

      int a=10;
      int b=10;
      int sum=a+++b;
      System.out.println("a="+a+",b="+b+",sum="+sum);
    运行结果是：a=11,b=10,sum=20

    n=10;
    m=~n;
    变量n的二进制数形式：                 00000000 00000000 00000000 00001010
    逐位取反后，等于十进制的-11： 11111111 11111111 11111111 11110101 

    二、算术运算符

        所谓算术运算符，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，我们在这里不再讨论。下图中展示了运算过程中，数据自动向上造型的原则。

        注：1、实线箭头表示没有信息丢失的转换，也就是安全性的转换，虚线的箭头表示有精度损失的转化，也就是不安全的。
          2、当两个操作数类型不相同时，操作数在运算前会子松向上造型成相同的类型，再进行运算。

    示例如下：

    1. int a=22;  
    2. int b=5;  
    3. double c=5;  
    4.   
    5. System.out.println(b+"+"+c+"="+(b+c));  
    6. System.out.println(b+"-"+c+"="+(b-c));  
    7. System.out.println(b+"*"+c+"="+(b*c));  
    8. System.out.println(a+"/"+b+"="+(a/b));  
    9. System.out.println(a+"%"+b+"="+(a%b));  
    10. System.out.println(a+"/"+c+"="+(a/c));  
    11. System.out.println(a+"%"+c+"="+(a%c));  

    运行结果如下：

    5+5.0=10.0
    5-5.0=0.0
    5*5.0=25.0
    22/5=4
    22%5=2
    22/5.0=4.4
    22%5.0=2.0

    三、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

    以int类型的6297为例，代码如下：

    1. System.out.println(Integer.toBinaryString(6297));   
    2. System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297));   
    3. System.out.println(Integer.toBinaryString(6297>>5));   
    4. System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297>>5));   
    5. System.out.println(Integer.toBinaryString(6297>>>5));   
    6. System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297>>>5));   
    7. System.out.println(Integer.toBinaryString(6297<<5));   
    8. System.out.println(Integer.toBinaryString(-6297<<5));  

      运行结果：

    1100010011001
    11111111111111111110011101100111
    11000100
    11111111111111111111111100111011
    11000100
    111111111111111111100111011
    110001001100100000
    11111111111111001110110011100000

    注：x<<y 相当于 x*2y ；x>>y相当于x/2y
        从计算速度上讲，移位运算要比算术运算快。
        如果x是负数，那么x>>>3没有什么算术意义，只有逻辑意义。

    四、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

    instanceof操作符用于判断一个引用类型所引用的对象是否是一个类的实例。操作符左边的操作元是一个引用类型，右边的操作元是一个类名或者接口，形式如下：

    obj instanceof ClassName      或者    obj instanceof InterfaceName

    关系运算符产生的结果都是布尔型的值，一般情况下，在逻辑与控制中会经常使用关系运算符，用于选择控制的分支，实现逻辑要求。

    需要注意的是：关系运算符中的"=="和"!="既可以操作基本数据类型，也可以操作引用数据类型。操作引用数据类型时，比较的是引用的内存地址。所以在比较非基本数据类型时，应该使用equals方法。

    五、逻辑运算符

    逻辑非关系值表
    A !A
    true false

    false

    		true
    逻辑与关系值表
    A B A&&B
    false false false
    true false false
    false true false
    true true true

     

    逻辑或关系值表
    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。代码如下：

    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。

    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：

    1. public void a(String str){  
    2.   if(str!=null && str.trim().length()>0){  
    3.       
    4.   }  
    5. }  

    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。
    在书写布尔表达式时，首先处理主要条件，如果主要条件已经不满足，其他条件也就失去了处理的意义。也提高了代码的执行效率。

    位运算是对整数的二进制位进行相关操作，详细运算如下：

    非位运算值表
    A ~A
    1 0

      0 

    		 1
    与位运算值表
    A B A&B
    1 1 1
    1 0 0
    0 1 0
    0 0 0


    或位运算值表
    A B A | B
    1 1 1
    1 0 1
    0 1 1
    0 0 0


    异或位运算值表
    A B A&B
    1 1 0
    1 0 1
    0 1 1
    0 0 0

    示例如下：

    1. int a=15;  
    2. int b=2;  
    3.   
    4. System.out.println(a+"&"+b+"="+(a&b));  
    5. System.out.println(a+"|"+b+"="+(a|b));  
    6. System.out.println(a+"^"+b+"="+(a^b));  

    运算结果如下：

    15&2=2
    15|2=15
    15^2=13

    程序分析：

    a 1 1 1 1 15
    b 0 0 1 0 2
    a&b 0 0 1 0 2
    a|b 1 1 1 1 15
    a^b 1 1 0 1 13

    按位运算属于计算机低级的运算，现在我们也不频繁的进行这样的低级运算了。

    六、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。

    七、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

    大家可以根据自己的喜好选择合适的运算符。

    补充：

    字符串运算符： + 可以连接不同的字符串。

    转型运算符： （） 可以将一种类型的数据或对象，强制转变成另一种类型。如果类型不相容，会报异常出来。


    [java] view plain copy
      1. package com.zf.binary;  
      2.   
      3.   
      4. public class Test1 {  
      5.   
      6.     public static void main(String[] args) {  
      7.           
      8.         /* 符号为:最高位同时表示图号，0为正数，1为负数 */  
      9.           
      10.         /*  
      11.             1、二进制转换为十进制 
      12.  
      13.             二进制转换为10进制的规律为： 每位的值 * 2的（当前位-1次方） 
      14.             例如： 
      15.                 00000001 = 0 * 2^7 + 0 * 2^6 + 0 * 2^5 + 0 * 2^4 + 0 * 2^3 + 0 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0  = 1 
      16.                 00000010 = 0 * 2^7 + 0 * 2^6 + 0 * 2^5 + 0 * 2^4 + 0 * 2^3 + 0 * 2^2 + 1 * 2^1 + 0 * 2^0  = 2 
      17.                  
      18.             2、二进制的符号位： 
      19.                 最高位表示符号位，0表示正数  ， 1表示负数 
      20.                  
      21.              
      22.             3、将二进制负数转换为十进制：先对该二进制数取反，然后加1，再转换为十进制，然后在前面加上负号 
      23.                 例如： 10101011 最高位为1，所以为负数 
      24.                    第一步：取反： 01010100 
      25.                    第二步：加1 ： 01010101 
      26.                    第三步：转换为10进制：85 
      27.                    第四步：加上负号： -85 
      28.                    所以      10101011 转换为十进制为 -85 
      29.                     
      30.             4、将十进制负数转换为二进制：先得到该十进制负数的绝对值，然后转换为二进制，然后将该二进制取反，然后加1 
      31.                 例如：-85 
      32.                 第一步：得到绝对值 85 
      33.                 第二步：转换为二进制：01010101 
      34.                 第二步：取反：                10101010 
      35.                 第三步：加1：                 10101011 
      36.                 所以，-85转换为二进制为  10101011 
      37.          */  
      38.           
      39.         /* 
      40.         ~ ‘非’ 运算符是将目标数的进制去反，即0变成1 ，1变成0 
      41.         2的二进制码为 00000010 ， 它取反为11111101 ，可见取反后结果为负数（二进制负数转换为十进制的步骤为：将二进制去反，然后+1） 
      42.          将 11111101 转换为10进制 ，第一步去反 得到 00000010 然后 加1 得到 00000011 ，得到的结果为3 ，然后在前面加上负号就可以了 
      43.          所以结果为-3 
      44.          */  
      45.         System.out.println(~2);  
      46.           
      47.         /* 
      48.           ^ 异或 ，计算方式为：两个二进制数的位相同则为0 不同则为1 
      49.           23转换为二进制为：00010111 
      50.           12转换为二进制为：00001100 
      51.                     计算结果为：00011011  =  27 
      52.          */  
      53.         System.out.println(23 ^ 12);   
      54.           
      55.         /* 
      56.          & 按位与 ，计算方式为：两个二进制数的位都为1则为1 ，否则为0 
      57.          1的二进制为 ：00000001 
      58.          2的二进制为 ：00000010 
      59.               结果为 :00000000 = 0  
      60.          */  
      61.         System.out.println(1&2);  
      62.           
      63.         /* 
      64.           | 按位或 ，计算方式为：两个二进制位有一个为1就为1，否者为0 
      65.           5 的二进制为：00000101 
      66.           6 的二进制为：00000110 
      67.                   结果为：00000111 = 7 
      68.          */  
      69.         System.out.println( 5 | 6);  
      70.           
      71.           
      72.         /* 
      73.           >> 有符号右移位  ，符号左边表示要被移位的数，右边表示需要移的位数，结果为正数则在左边补0，否则补1 
      74.           3 的二进制为：00000010 
      75.                 向右移动1位：00000001 = 1  
      76.          */  
      77.         System.out.println(3 >> 1);  
      78.           
      79.           
      80.     }  
      81.   
      82. } 
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