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  • 位运算

    1.什么是位运算:
    程序中的所有数在计算机内存中都是以二进制的形式储存的。位运算说穿了,就是直接对整数在内存中的二进制位进行操作。?、
    C++提供了6种位运算符来进行位运算操作:
    &      按位与
    |      按位或
    ^      按位异或
    ~      按位取反
    <<     左移(左边消失,右边补0)
    >>     右移(右边消失,左边补符号位)
    位运算的操作数是整数类型或字符型.
    按位与&运算
    将参与运算的两操作数各自对应的二进制位进行与操作。例如:6的二进制是110,11的二进制是1011,那么6 & 11的结果就是2?
       110
    &  1011
    ------------
       0010 --> 2
    & 运算常常用来将某变量的某些位清0,而保留其它位不变。例如,需要将int型变量n的低8位全置成0,而其余位不变,则用:
          n = n & 0xFFFFFF00
    & 也常用于二进制取位操作,例如一个数 & 1的结果就是取二进制的最末位。如果要判断n的第8位(从右往左,从1开始数)是否是1,则用
          if (n & 0x80 == 0x80)  语句
    附注:int型是32个二进制位,16进制整数每个数字代表4个二进制位,故16进制int型常量最多是8位。

      按位或|运算
     |运算通常用于二进制特定位上的强制置1,例如一个数或 1的结果就是把二进制最末位强行变成1。
         110
    |    1011
    ------------
         1111 --> 15
    按位异或^运算
    0^0=0  0^1=1  1^1=0
    ^运算通常用于对二进制的特定一位进行取反操作.例如n^0xff就使得n的最后8位取反。
        110
    ^  1011
    -----------
       1101  --> 13
    ^运算的特点是:如果a^b==c,则有a^c==b和c^b==a
    ^可用于简单加密,

    左移<<运算
    a << b就表示把a转为二进制后左移b位(在后面添b个0)。例如100的二进制为1100100,而110010000转成十进制是400,那么100 << 2 = 400。可以看出,a << b的值实际上就是a乘以2的b次方,因为在二进制数后添一个0就相当于该数乘以2(这样做要求保证高位的1不被移出)。
    通常认为a << 1比a * 2更快,因为前者是更底层一些的操作。因此程序中乘以2的操作请尽量用左移一位来代替。
    定义常量时可以用<<运算。你可以方便地用(1 << 16) - 1来表示65535。很多算法和数据结构要求数据规模必须是2的幂,此时可以用<<来定义MAXN等常量。

    右移>>运算
    a >> b表示二进制右移b位(去掉末b位)。
    当a是正整数时,a>>b等价于a/(2的b次方)
    当a是负整数时,a>>b并不等价与a/(2的b次方),而是等于a/(2的b次方)上取整。
    如a=-9
    cout<<a/2; //输出-4.
    cout<<(a>>1); //输出-5.

    我们也经常用>> 1来代替div 2,比如二分查找、堆的插入操作等等。
    用>>代替除法运算可以使程序效率大大提高。最大公约数的二进制算法用除以2操作来代替慢得出奇的%运算,效率可以提高60%。
    二进制求最大公约数原理。
    若a<b         gcd(a,b)=gcd(b,a)
    若a、b都是偶数,则gcd(a,b)=2*gcd(a/2,b/2)
    若a是奇数、b是偶数,则gcd(a,b)=gcd(a,b/2)
    若a、b都是奇数,则gcd(a,b)=gcd((a-b)/2,b)
     
          
              自己的见解

    为正数的时候,补全那个最少的那位数字前面(也就是个位数需要补个0
    上下两个数字都为1的话 则它的值就为1 上下两个数字不一样的话结果值就为0
    二进制就是这样的结果 就是上下都是1?的话就是1???就是两个数要相同??一个不相同?就是零

    即上面的结果为:0100


    为负数的话
            6的二进制是110,11的二进制是1011    
           110
           1011
    就变为:
           0110---就变为1001
           1011

        就是
          1001
          1011

    1001+1=1002 二则进1  就是1010
    所以-6的值就是1010
    则-6+11值就为
      1010
      1011
    结果就是1010


     按位或|运算
    就是两者为1 就是1  两个数字不一样就是0
    按位异或^运算
    相同为0 不相同为1
    00 是0  11是0   01 是1 10 是1
    左移<<运算
    移动n位  底位补0
    左移>>运算
    移动n位 高位补原有标示位
    无符号右移
    移动n位  底位补0


    取反码:
    负数转换二进制取反加1
    再转回来就是减1取反  反退回来

    int newCapacity = 10 + (10 >> 1);
    10000001  左为高  右为低
        int  4个字节byte  32bit位
    数字1 转换成 2 进制
    00000000 00000000 00000000 00000001   32位

    521    10进制

    1*10的0次方 =1
    2*10的1次方 =20
    5*10的2次方 =500

    00000000 00000000 00000000 00000101   5对应的2进制
    1*2的0次方 =1
    0*2的1次方 =0
    1*2的2次方 =4

    1G=1024MB 计算机在运行时
    1G=1000MB


    01010101    2进制
    原码   ===》我们看到的    3
    反码
    补码   ===》真正运行的

    01.正数的原码,反码,补码都一致
    02.java中所有的数字都是有符号的  符号位 正数0  负数1
    03.负数的反码=符号位不变+其他位取反(1变0 0变1)
    04.负数的补码=反码+1

    例子: 1-2
     先把1转换成2进制
     0 0 0 0 0 0 0 1

     把-2转换成2进制
     1 0 0 0 0 0 1 0    -2的源码
     1 1 1 1 1 1 0 1    -2的反码
     1 1 1 1 1 1 1 0    -2的补码

     
       0 0 0 0 0 0 0 1   1的补码
    +  1 1 1 1 1 1 1 0
    ============================
       1 1 1 1 1 1 1 1    结果的补码
       1 1 1 1 1 1 1 0    结果的反码
       1 0 0 0 0 0 0 1    结果的原码   -1      

    例子: 4-3   

     先把4转换成2进制
     0 0 0 0 0 1 0 0
     把-3转换成2进制
     1 0 0 0 0 0 1 1   -3的源码
     1 1 1 1 1 1 0 0   -3的反码
     1 1 1 1 1 1 0 1   -3的补码
    +0 0 0 0 0 1 0 0
    ==========================
     0 0 0 0 0 0 0 1  结果的补码

    算术右移
    int newCapacity = 10 + (10 >> 1);

    先算出10的2进制
    0 0 0 0 1 0 1 0
      0 0 0 0 1 0 1 0    符号位不变,低位溢出删除,高位补零!
    ==========================================
    0 0 0 0 0 1 0 1


    算术左移
    10 << 1

       先算出10的2进制
       0 0 0 0 1 0 1 0
     0 0 0 0 1 0 1 0     符号位不变,高位溢出删除,低位补零!
     ==============================
       0 0 0 1 0 1 0 0    20

    怎么以最快的速度从2 变成 8

        先算出2的2进制
        0 0 0 0 0 0 1 0
    0 0 0 0 0 0 1 0     2<<2
    ============================
        0 0 0 0 1 0 0 0    8


    逻辑右移:不管符号位!低位溢出删除,高位补零!

    10>>>2
        先算出10的2进制
        0 0 0 0 1 0 1 0
            0 0 0 0 1 0 1 0
    =======================
        0 0 0 0 0 0 1 0


    -1
      1 0 0 0 0 0 0 1  原码
      1 1 1 1 1 1 1 0  反码
      1 1 1 1 1 1 1 1  补码   >>>1
        1 1 1 1 1 1 1 1
    ========================
      0 1 1 1 1 1 1 1


    && || !   逻辑与或非   短路与或非  返回的都是boolean类型的值

    位运算: 

    按位与 &   两位都为1,结果为1

      3&4
      0 0 0 0 0 0 1 1
    & 0 0 0 0 0 1 0 0
    ===========================
      0 0 0 0 0 0 0 0
      
      
    按位或 |   两位有一位为1,结果为1

      3|2
      0 0 0 0 0 0 1 1
    | 0 0 0 0 0 0 1 0
    ===========================
      0 0 0 0 0 0 1 1

    按位异或 ^   必须是一位是0,一位是1,结果才为1

      3^4
      0 0 0 0 0 0 1 1
    ^ 0 0 0 0 0 1 0 0
    ===========================
      0 0 0 0 0 1 1 1


    按位取反 ~  : 就是数值+1之后取相反的值

     ~3

    ~  0 0 0 0 0 0 1 1
    =========================
       1 1 1 1 1 1 0 0    负数
       1 0 0 0 0 0 1 1    反码
       1 0 0 0 0 1 0 0

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