Detaillierte Erläuterung der Java-Binäroperationen (Anordnung der Leistungsknoten)

Dieser Artikel führt Sie in Java-Binäroperationstechniken ein, einschließlich Verschiebungen, BitoperationenOperatoren und andere verwandte Wissenspunkte. Es ist sehr gut, darauf zu verweisen .

Verschiebung

Die meisten Operationen in Bitoperationen sind Linksverschiebung und Rechtsverschiebung. In Java entspricht dies den beiden Operatoren << und >>. Beispiele sind wie folgt:

/* 00000001 << 1 = 00000010 */
1 << 1 == 2 
/* 00000001 << 3 = 00001000 */
1 << 3 == 8
/* 11111111 11111111 11111111 11110000 >> 4 = 11111111 11111111 11111111 11111111 */
0xFFFFFFF0 >> 4 == 0xFFFFFFFF 
/* 00001111 11111111 11111111 11111111 >> 4 = 00000000 11111111 11111111 11111111 */
0x0FFFFFFF >> 4 == 0x00FFFFFF

Hinweis: Das Verschieben nach rechts ist ein vorzeichenbehafteter Operator. Wie viele Sprachen verwendet Java das höchste Bit, um die positiven und negativen Werte darzustellen, und das höchste Bit negativer Zahlen ist immer 1. Eine Binärzahl, die mit 1 beginnt, beginnt nach der Verschiebung auch mit 1, und ein Binärbaum, der mit 0 beginnt, beginnt nach der Verschiebung immer noch mit 0. Seien Sie also vorsichtig: Java kann bitweise Operationen an Ganzzahlen ausführen.

Sie können den dritten Operator namens „Vorzeichenlose Rechtsverschiebung“ Operator verwenden: >>>, um eine mit dem Bit „0“ gefüllte Verschiebung zu implementieren. Diese Verschiebung ignoriert das Vorzeichenbit und füllt es immer mit „0“.

/* 10000000 00000000 00000000 00000000 >>> 1 = 01000000 00000000 00000000 00000000 */
0x80000000 >>> 1 == 0x40000000
/* 10000000 00000000 00000000 00000000 >> 1 = 11000000 00000000 00000000 00000000 */
0x80000000 >> 1 == 0xC0000000

Eine der größten Anwendungen besteht darin, schnell Zweierpotenzen zu finden. Das Verschieben von 1 um 1 Bit nach links ergibt 2, das Verschieben um 2 Bits ergibt 4, das Verschieben um 3 Bits ergibt 8 ... Ebenso entspricht das Verschieben um 1 Bit nach rechts dem Teilen der Zahl durch 2.

Eine weitere Verwendung ist die Erstellung von Masken. Mit Bitmasken können bestimmte spezifizierte Bits in einer Binärzahl maskiert oder verändert werden, was im nächsten Abschnitt ausführlich erläutert wird. Wenn wir eine Maske von

00001000 erstellen möchten, ist der Code sehr einfach:

int bitmask = 1 << 3;

Sie können bitweise Operatoren verwenden, um komplexere Masken zu erstellen, wie im nächsten Abschnitt erläutert wird Bitweise Operatoren.

Bitweise Operationsoperatoren

Im Folgenden sind vier gängige bitweise Operatoren in Java aufgeführt:

•  ~ – Bitweise Negation

•  & – Bitweises UND

•  ~ – Bitweises XOR

•  |. – Bitweises ODER

•  Die einfache Anwendung ist wie folgt (der Einfachheit halber wird nur Binär dargestellt)

1010 & 0101 == 0000
1100 & 0110 == 0100
1010 | 0101 == 1111
1100 | 0110 == 1110
~1111 == 0000
~0011 == 1100
1010 ^ 0101 == 1111
1100 ^ 0110 == 1010

Zum Beispiel können Sie ein bestimmtes Bit einer Binärzahl durch die „OR“-Operation auf 1 „setzen“, ohne andere Bits zu beeinflussen.

10000001 | 00100000 = 10100001 /* 第五位设为1 */
10000001 | 1 << 5 = 10100001 /* 同样作用 */
00000000 | 1 << 2 | 1 << 5 = 00100100

Wenn Sie ein bestimmtes Bit selektiv auf 0 setzen möchten, können Sie die Zahl UND mit einer Zahl verknüpfen, die nur Einsen enthält, aber ein bestimmtes Bit 0 ist.

01010101 & ~(1<<2) == 01010101 & 11111011 == 01010001

Informationen zur Bitreihenfolge

Angenommen, das höchste Bit befindet sich links:

10010110
^   ^
|   |------- 第 0 位
|
|-------------- 第 7 位

Beachten Sie das das 0. Der Wert des Bits ist 2^0, das erste Bit ist 2^1,..., der Wert des 7. Bits ist 2^7.

ParseInt verwenden

Eine bequeme Möglichkeit, Binärzahlen in Ihrem Code zu manipulieren, ist die Verwendung der Methode Integer.parseInt(). Integer.parseInt(“101″,2) repräsentiert die Umwandlung der Binärzahl 101 in eine Dezimalzahl (5). Das bedeutet, dass Sie mit dieser Methode sogar Binärzahlen in einer for-Schleife verwenden können:

/* 从5到15的循环 */
for (int b = Integer.parseInt("0101",2); b <= Integer.parseInt("1111",2); b++) {
  /* 做些什么 */
}

Bit lesen und schreiben

Vorschlag: Implementieren Sie eine Klasse, die binäre Bits (Bits) in Streams umwandelt und diese liest und schreibt. Versuchen Sie, die Eingabe- und Ausgabestreams von Java nicht zu verwenden, da die Streams von Java nur mit Bytes arbeiten können. Sie werden die Funktionen „Gib mir die nächsten N Bits“ und „Bewege den Zeiger um M Bits vorwärts“ sehr nützlich finden. Sie können beispielsweise genügend Daten lesen, um die Länge des längsten Huffman-Codes zu bestimmen. Wenn Sie die tatsächliche Länge des gerade gelesenen Huffman-Codes erhalten, können Sie den Zeiger um die entsprechende Länge vorwärts bewegen. Eine solche Klasse kann die hässliche Seite von Bitoperationen in einen vertrauten Codeblock unterteilen.

Wenn Sie Wert auf Geschwindigkeit legen, werden Sie unerwartet feststellen, dass die Tabellensuche so leistungsstark ist. Wenn Sie einen Huffman-Code haben, der mit 0 beginnt und die anderen Codes alle die Länge 3 haben und mit 1 beginnen, bedeutet dies, dass Sie eine Tabelle benötigen, die 8 (2^3) Elemente enthalten kann. Ihre Tabelle könnte so aussehen so:

char code[8];
int codelen[8];
code[0] = 'a'; codelen[0] = 1;
code[1] = 'a'; codelen[1] = 1;
code[2] = 'a'; codelen[2] = 1;
code[3] = 'a'; codelen[3] = 1;
code[4] = 'b'; codelen[4] = 3;
code[5] = 'c'; codelen[5] = 3;
code[6] = 'd'; codelen[6] = 3;
code[7] = 'e'; codelen[7] = 3;

Durch zweimaliges Suchen können Sie das gesuchte Zeichen finden und wissen, wie weit das nächste Zeichen entfernt ist. Dies ist viel kostengünstiger als das wiederholte Durchlaufen aller Zeichen und spart mehr Speicher.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonDetaillierte Erläuterung der Java-Binäroperationen (Anordnung der Leistungsknoten). Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!