程序員不得不知道的20個位運算技巧

一提起位運算，人們每每想到它的高效性，不管是嵌入式編程仍是優化系統的核心代碼，適當的運用位運算老是一種迷人的手段，或者當您求職的時候，在代碼中寫入適當的位運算也會讓您的程序增長一絲亮點，最初當我讀《編程之美》求「1的數目」時，我纔開始以爲位運算是如此之美，後來讀到 《Hacker’s Delight》，感慨到Henry S.Warren把位運算運用的如此神出鬼沒，不少程序都十分精妙，我以爲在一個普通的程序中大量運用這樣的代碼的人簡直是瘋了！但掌握簡單的位運算技巧仍是必要的，因此今天寫這篇博文把我積累的一些位運算技巧分享給你們，這些技巧不會是如求「1的數目」的技巧，是最基本的一行位運算技巧！

Welcome To My BitTricks

1.得到int型最大值

int getMaxInt(){
        return (1 << 31) - 1;//2147483647， 因爲優先級關係，括號不可省略
}

另外一種寫法

int getMaxInt(){
    return ~(1 << 31);//2147483647
}

 

另外一種寫法

int getMaxInt(){//有些編譯器不適用
    return (1 << -1) - 1;//2147483647
}

C語言中不知道int佔幾個字節時候

int getMaxInt(){
    return ((unsigned int) - 1) >> 1;//2147483647
}

 

2.得到int型最小值

 

int getMinInt(){
    return 1 << 31;//-2147483648
 }

另外一種寫法

int getMinInt(){//有些編譯器不適用
    return 1 << -1;//-2147483648
}

3.得到long類型的最大值

 

C語言版

long getMaxLong(){
    return ((unsigned long) - 1) >> 1;//2147483647
}

 

JAVA版

long getMaxLong(){
    return ((long)1 << 127) - 1;//9223372036854775807
}

得到long最小值，和其餘類型的最大值，最小值同理.

4.乘以2運算

 

int mulTwo(int n){//計算n*2
    return n << 1;
}

 

5.除以2運算

 

int divTwo(int n){//負奇數的運算不可用
    return n >> 1;//除以2
}

 

6.乘以2的m次方

 

int mulTwoPower(int n,int m){//計算n*(2^m)
    return n << m;
}

 

7.除以2的m次方

 

int divTwoPower(int n,int m){//計算n/(2^m)
    return n >> m;
}

8.判斷一個數的奇偶性

 

boolean isOddNumber(int n){
    return (n & 1) == 1;
}

9.不用臨時變量交換兩個數（面試常考）

 

C語言版

void swap(int *a,int *b){
    (*a) ^= (*b) ^= (*a) ^= (*b);
}

通用版（一些語言中得分開寫）

a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

10.取絕對值（某些機器上，效率比n>0  ?  n:-n 高）

int abs(int n){
return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
/* n>>31 取得n的符號，若n爲正數，n>>31等於0，若n爲負數，n>>31等於-1
若n爲正數 n^0=0,數不變，若n爲負數有n^-1 須要計算n和-1的補碼，而後進行異或運算，
結果n變號而且爲n的絕對值減1，再減去-1就是絕對值 */
}

11.取兩個數的最大值（某些機器上，效率比a>b ? a:b高）

通用版

int max(int a,int b){
    return b & ((a-b) >> 31) | a & (~(a-b) >> 31);
    /*若是a>=b,(a-b)>>31爲0，不然爲-1*/
}

C語言版

int max(int x,int y){
    return x ^ ((x ^ y) & -(x < y));
    /*若是x<y x<y返回1，不然返回0，
、 與0作與運算結果爲0，與-1作與運算結果不變*/
}

12.取兩個數的最小值（某些機器上，效率比a>b ? b:a高）

 

通用版

int min(int a,int b){
    return a & ((a-b) >> 31) | b & (~(a-b) >> 31);
    /*若是a>=b,(a-b)>>31爲0，不然爲-1*/
}

C語言版

int min(int x,int y){
    return y ^ ((x ^ y) & -(x < y));
         /*若是x<y x<y返回1，不然返回0，
            與0作與運算結果爲0，與-1作與運算結果不變*/
}

13.判斷符號是否相同 

boolean isSameSign(int x, int y){ //有0的狀況例外
    return (x ^ y) >= 0; // true 表示 x和y有相同的符號， false表示x，y有相反的符號。
}

14.計算2的n次方 

int getFactorialofTwo(int n){//n > 0
    return 2 << (n-1);//2的n次方
}

15.判斷一個數是否是2的冪

boolean isFactorialofTwo(int n){
    return n > 0 ? (n & (n - 1)) == 0 : false;
    /*若是是2的冪，n必定是100... n-1就是1111....
       因此作與運算結果爲0*/
}

16.對2的n次方取餘

int quyu(int m,int n){//n爲2的次方
    return m & (n - 1);
    /*若是是2的冪，n必定是100... n-1就是1111....
     因此作與運算結果保留m在n範圍的非0的位*/
}

17.求兩個整數的平均值

int getAverage(int x, int y){
        return (x + y) >> 1;
｝

另外一種寫法

int getAverage(int x, int y){
        return ((x ^ y) >> 1) + (x & y);
     /*(x^y) >> 1獲得x，y其中一個爲1的位併除以2，
       x&y獲得x，y都爲1的部分，加一塊兒就是平均數了*/  

}

下面是三個最基本對二進制位的操做

18.從低位到高位,取n的第m位 

int getBit(int n, int m){
    return (n >> (m-1)) & 1;
}

19.從低位到高位.將n的第m位置1

int setBitToOne(int n, int m){
    return n | (1 << (m-1));
    /*將1左移m-1位找到第m位，獲得000...1...000
      n在和這個數作或運算*/
}

20.從低位到高位,將n的第m位置0

int setBitToZero(int n, int m){
    return n & ~(1 << (m-1));
    /* 將1左移m-1位找到第m位，取反後變成111...0...1111
       n再和這個數作與運算*/
}

另附一些對程序效率上沒有實質提升的位運算技巧，一些也是位運算的常識（面試也許會遇到）

計算n+1

-~n

計算n-1

~-n

取相反數

~n + 1;

另外一種寫法

(n ^ -1) + 1;

if(x == a) x = b; if(x == b) x = a;

x = a ^ b ^ x;

sign函數，參數爲n，當n>0時候返回1，n<0時返回-1，n=0時返回0

return !!n – (((unsigned)n >> 31) << 1);