基礎位運算基本原理和應用

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位運算是編程語言的基礎，在看源碼的時候會看到很多位運算代碼，但是在項目代碼中很少會看到位運算。因為應用代碼中，有很多判斷和計算都可以直接用數(shù)值的判斷和計算完成，沒有必要去用位運算，以至于這些基礎的東西慢慢用的越來越少，慢慢也就忘了。導致的一個結(jié)果就是看源代碼很費力，因為大量的位運算邏輯，看不懂。
作為程序員感覺數(shù)據(jù)位運算是非常必要，有點如下：

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• 看源碼時能夠更好的理解
• 位運算更接近計算機的習慣，執(zhí)行的效率會更高
• 裝逼利器，在項目中使用位運算，體現(xiàn)逼格

N種基本的位運算

位運算 -- 與運算符(&)

運算規(guī)則：

操作數(shù)1	0	0	1	1
操作數(shù)2	0	1	0	1
與運算	0	0	0	1

規(guī)則總結(jié)：只有兩個操作數(shù)都是1的時候運算結(jié)果才為1，其他都是0。換句話說就是只要包含0就是0。

運算如下：

位運算 -- 或運算符(|)

運算規(guī)則：

操作數(shù)1	0	0	1	1
操作數(shù)2	0	1	0	1
或運算	0	1	1	1

規(guī)則總結(jié)：只有兩個操作數(shù)都是0的時候運算結(jié)果才為0，其他都是1。換句話說就是只要包含1就是1。

運算如下：

位運算 -- 非運算符(~)

運算規(guī)則：

操作數(shù)	1	0
或運算	0	1

規(guī)則總結(jié)：取反操作，1變0，0變1。

位運算 -- 異或運算符(^)

運算規(guī)則：

操作數(shù)1	0	0	1	1
操作數(shù)2	0	1	0	1
或運算	0	1	1	0

規(guī)則總結(jié)：操作數(shù)相同，運算結(jié)果就是0，反之操作數(shù)不同就為1。

位運算 -- 有符號位移運算符(>>,<<)

在二進制里面總共有32位，0-31，第31位是表示當前數(shù)值的正負，當時0的時候表示這個數(shù)值是正數(shù)，當是1表示這個數(shù)值是負數(shù)。

正數(shù)左移(<<)

以2<<2為例。
2：00000000 00000000 00000000 00000010
向左移動兩位，右側(cè)會空出來兩個位置，兩個位置用0補位得到的結(jié)果如下：
8：00000000 00000000 00000000 00001000
轉(zhuǎn)換成十進制對應的數(shù)值為8。因此可以得到2<<2的結(jié)果是8。

負數(shù)左移(<<)

以-2<<2為例。
-2：11111111 11111111 11111111 11111110
向左移動兩位，右側(cè)空出的兩個位置用0補位，到這里還沒有結(jié)束，要是想計算出它的值，還要做補位，那就是將當前移位得到的結(jié)果(11111111 11111111 11111111 11111000)減一后再取反碼，得的結(jié)果就是補碼的結(jié)果。
減一操作：
11111111 11111111 11111111 11110111
取反碼的結(jié)果：
00000000 00000000 00000000 00001000
這個對應的值是8，因為是負值，那么得到的結(jié)果就是-8，因此-2<<2的結(jié)果是-8。

左移總結(jié)

這里可以看出來，在左移的時候，不論這個目標值(2或-2)是正數(shù)還是負數(shù)，結(jié)果都符合一個規(guī)律，即表達式：$m*2^n$。m表示目標值，n表示的是移位的位數(shù)。
-2<<2 = -8，2<<2 = 8，同理可以得到2<<4 = 2x2^4 = 32,-2<<4 = -2x2^4 = -32。

正數(shù)右移(>>)

以10>>2為例。
10：00000000 00000000 00000000 00001010
右移兩位，右側(cè)的10就會被舍棄，左側(cè)會空出兩個空位，空位用符號位補齊，前面說過正數(shù)的符號位是0，也就是用0補齊，得到的結(jié)果如下：
2：00000000 00000000 00000000 00000010
得到的十進制結(jié)果是2，結(jié)論就是10>>2=2。

負數(shù)右移(>>)

以-10>>2為例。
-10：11111111 11111111 11111111 11110110
同樣是右移，溢出的部分舍棄，空位的部分用符號位補齊，得到的結(jié)果如下：
11111111 11111111 11111111 11111101
減一操作后結(jié)果：
11111111 11111111 11111111 11111100
取反碼后的結(jié)果：
00000000 00000000 00000000 00000011
對應的十進制結(jié)果是3，因為是負數(shù)，那么結(jié)果就是-3。結(jié)論是-10>>2。

有符號位移總結(jié)

整體的總結(jié)來看，正數(shù)的左移和右移沒有什么問題，但是負數(shù)存在一個補碼的問題，比較麻煩。補碼記住一個口訣就可以，移位、補碼、減一、取反碼，得到正數(shù)結(jié)果加個負號。這樣就可以得到正確結(jié)果。

位運算 -- 無符號位移運算符(>>>)

Java中沒有無符號左移的說法，這里只說右移。同樣也是分正數(shù)和負數(shù)來講。

正數(shù)右移(>>>)

以10>>>2為例。
10：00000000 00000000 00000000 00001010
右移后，左側(cè)空出的位置用0補齊，但是這里需要注意的是這個0并不是指符號位，只是一個普通的補位。得到的結(jié)果如下：
2：00000000 00000000 00000000 00000010
得到的十進制結(jié)果是2，結(jié)論就是10>>2=2。這個和有符號位移是得到相同的結(jié)果。

負數(shù)右移(>>>)

以-10>>>2為例。
-10：11111111 11111111 11111111 11110110
右移后，左側(cè)空位用0補，注意不是用1補，后面說原因。
00111111 11111111 11111111 11111101
這個結(jié)果就很大了，結(jié)果是1073741821，負數(shù)變成了這么大的負數(shù)，不要懷疑自己的眼神，這個結(jié)果是正確的。

總結(jié)

所謂的無符號右移，就是將原有的二進制值直接右移得到結(jié)果，不論是負數(shù)還是正數(shù)，沒有補碼的操作，補位都統(tǒng)一使用0，而不是對應的符號位1或0。
到這里N種基本的位運算已經(jīng)說明結(jié)束，接下來看幾個例子，和在代碼中常用的一些技巧。

常用位運算使用

• 判斷一個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。

  // true表示為奇數(shù)，false表示為偶數(shù)
  public boolean checkNum(int num){
  return (num&1) == 1;
  }

  1的二進制是00000000 00000000 00000000 00000001，&運算的規(guī)則是只有都是1，結(jié)果才是1，很明顯，不管是什么數(shù)，和1進行&運算，前31位都是0，只有最后一位可能得出不同的結(jié)果。偶數(shù)最后一位肯定是0，奇數(shù)肯定是1，那么結(jié)果就顯而易見了。

• 不用中間變量，交換兩個數(shù)值(面試常見)

  // 傳入的a=3，b=5
  public void swap(int a,int b){
  a ^= b;// a = a^b;
  b ^= a;// b = b^a;
  a ^= b;// a = a^b;
  System.out.println("a="+a);
  System.out.println("b="+b);
  }
  /*
  輸出結(jié)果：
  a=5
  b=3
  */

  這個靈活的用到了異或來實現(xiàn)。下面做個簡單的說明。
  a = 3：00000011
  b = 5：00000101
  a異或b得到的結(jié)果是：00000110，這個結(jié)果賦值給a；
  b異或a得到的結(jié)果是：00000011，這個結(jié)果賦值給b;
  a異或b得到的結(jié)果是：00000101，這個結(jié)果賦值給a；
  所以最終得到的結(jié)果是：
  a = 5：00000101
  b = 3：00000011

• 取絕對值

  public int getAbs(int n){
  return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31);
  }

  具體不說，可以自己嘗試著寫一下。(因為涉及到正數(shù)、負數(shù)的舉例，然后負數(shù)又有補碼操作，要寫的內(nèi)容太多，本博主就傲嬌一下，不寫啦！)
  其實這里的例子很多，就不都去說了，有興趣的可以度娘一下相關(guān)的博客，有很多文章。

實際項目經(jīng)驗操作

涉及到公司的東西，這里不會寫的很具體，給思路。

現(xiàn)在有一個訂單，訂單可以進行很多操作，如：創(chuàng)建、修改、退單、接單、終止、派單、提交完成等操作。同時訂單也有很多狀態(tài)，如：待接單、進行中、已終止、已完成等狀態(tài)?，F(xiàn)在的場景就是不同的狀態(tài)對應的操作是不一樣的，前端需要根據(jù)不同的狀態(tài)顯示不同的操作控件。

思路一：

最簡單也是最麻煩的，用N個flag字段表示可進行的操作，返回數(shù)據(jù)的時候?qū)γ總€flag字段賦值true、false，表示是否能夠進行此操作。但是這樣存在一個巨大的問題，當后期有一個操作去掉了或者添加了幾種新的操作，這個時候就涉及到字段的刪除和新增，改動較大，可維護性差，不夠靈活。

思路二：(推薦)

使用此二進制的方式表示。實現(xiàn)如下：

第一位：0，1表示是否可以修改

第二位：0，1表示是否可以接單

第三位：0，1表示是否可以終止

返回給前端只要一個字段tags，如對應的值是：010，那就表示不可以修改、可以接單、不可以終止。

如果現(xiàn)在終止操作不要了，那么這個二進制位始終給0就可以。如果新增了一個提交操作，那就讓第四位表示是否可以提交。這樣不需要添加字段，只要在原字段加一位就OK。

另外還有其他很多應用場景。

本文名稱：基礎位運算基本原理和應用
文章地址：http://bm7419.com/article40/pcegeo.html

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