位运算
1. and运算 &
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。
相同位的两个数字都为1,则为1;若有一个不为1,则为0。
00101
11100
(&;或者and)
----------------
00100
2. or运算 |
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。
相同位只要一个为1即为1。
00101
11100
(|或者or)
----------------
11101
3. $xor $运算 ^
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20050114作为密钥。1314520 $xor $20050114 = 25079136,我就把25079136告诉MM。MM再次计算25079136 \(xor\) 20050114的值,得到1314520。
相同位不同则为1,相同则为0。
00101
11100
(^或者\(xor\))
----------------
4. not运算 ~
not运算的定义是把内存中的0和1全部取反。使用not运算时要格外小心,你需要注意整数类型有没有符号。如果not的对象是无符号整数(不能表示负数),那么得到的值就是它与该类型上界的差,因为无符号类型的数是用00到$FFFF依次表示的。下面的两个程序(仅语言不同)均返回65435。
5.\(shl\)运算 <<
a \(shl\) 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 \(shl\) 2 = 400。可以看出,a \(shl\) 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。
通常认为a \(shl\) 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。
定义一些常量可能会用到\(shl\)运算。你可以方便地用1 $ shl$ 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\(shl\)来定义Max_N等常量。
6.\(shr\)运算 >>
和\(shl\)相似,a \(shr\) b表示二进制右移b位(去掉末b位),相当于a除以2的b次方(取整)。和上面一样的例子,那么400 $shr\(2 = 100。我们也经常用\)shr$ 1来代替div 2,比如二分查找、堆的插入操作等等。想办法用\(shr\)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mod运算,效率可以提高60%。.