Java 基础知识之奇技淫巧の位运算符

概述

平时,个人在写代码的时候,对特定场景的玩法,积累了一些经验、心得,写出来,分享、交流一下

除法

除法 大家知道 计算机是怎么实现的不?

我来简单介绍一下, 此部分内容参考自 cnblogs

想了解除法, 需要先了解一下 乘法

乘法

我用自己的话,总结一下 乘法 就是:

  1. x*y ,分别转成二进制
  2. 把y 的二进制拆开, 从右往左遍历,把 x 依次左移n位 (n: 遍历的元素,所表示的2的n次幂)
  3. 对x左移的结果进行累加

举例说明 5 * 3
首先,转成二进制, 5=4+1 = 101, 3 = 2+1 = 011

011 介绍一下,从右往左遍历
1 , 这个位置是 2的0次幂, 表示左移 0位
1 , 这个位置是 2的1次幂, 表示左移 1位
0 , 这个位置是 2的2次幂, 表示左移 2位, 但是, 因为是0, 表示不参与操作

好,开始算一下 5(101) * 3(011)
3的最右边的1, 101 左移 0位, 结果为 101
3的中间的1,101 左移1位,结果为 1010
3的最左边的0, 不参与操作,结果为 0

累加

    101
+1010
+      0
= 1111 = 15

除法

除法,我用自己的话总结一下就是:

  1. x/y, 分别转成二进制
  2. 进行 小学时候学的长长除法

画了一张图


image.png

花样

在十进制的乘除法里面,我们最喜欢的就是 10的倍数了,因为直接加、减0就行,在二进制里面,也是类似

对于乘法
x* (10) = x*2 , 0 不参与操作, 所以整个过程下来,只有1 参与操作,也就是左移 1位, 结论: 乘以2 = 左移1位
x* (100) = x*4 x 左移 2位, 结论: 乘以4 = 左移2位
同理 乘以8 = 左移3位 乘以16 = 左移4位

对于除法
x / (10) = x/2 , 对于十进制,我们知道 除以10的时候,最后把小数点往前移一位,二进制同理,把“小数点(当然这里没有小数点)” 往前移一位,因为小数点不存在,所以我们也可以这样说,往右移一位, 多出来的就是余数(模), 剩下的就是 商;另外,对于计算机,x/y 我们得到的就是商(限定xy为int等非浮点数的值),所以当y=2的n次幂的时候,除法可以简化为`右移n位

那么,我们在代理里写 特定场景的乘法、除法的时候,就可以通过 左移 右移 来得到结果, 还能提升一点点的性能
比如

//乘法
int a = b *2;  
//改为
int a = b << 1;


//除法
int a = b /2;  
//改为
int a = b >> 1;

可能大家觉得这个是在秀操作,华而不实,我举个例子,有个例子特别适合这个场景,那就是 字节大小单位转换
当需要计算 x 字节 等于 多少 KB的时候,右移10位就行了

if else

有一个特殊场景,有些 花样

我们先讲一下基础知识

与运算:&
两者都为1为1,否则为0
1&1=1,  1&0=0,  0&1=0,  0&0=0

或运算:|
两者都为0为0,否则为1
1|1 = 1,  1|0 = 1,  0|1 = 1, 0|0 = 0

非运算:~
1取0,0取1
~1 = 0, ~0 = 1
~(10001) = 01110

异或运算:^
两者相等为0,不等为1
1^1=0, 1^0=1, 0^1=1, 0^0=0

比如,有这么一个场景

两个int值,a, b, 有且仅有一个大于5, 就返回true, 否则返回 false

大家脑海中浮现的肯定是以下代码

public static boolean check1(int a, int b) {
    if (a > 5 && b <= 5) {
        return true;
    }
    if (b > 5 && a <= 5) {
        return true;
    }
    return false;
}

有的同学可能想着简化代码,写出以下 负向优化代码

public static boolean check2(int a, int b) {
    //负向优化,很难看懂
    if ( (a > 5 && b <= 5) || (b > 5 && a <= 5) ) {
        return true;
    }
    
    return false;
}

针对这个场景,我是这么写的

public static boolean check3(int a, int b) {
    if (b > 5 ^ a > 5) {
        return true;
    }
    return false;
}

异或是 两者相等为0,不等为1
如果 ab 都大于5, 那么两个子项都是1, 相等,结果为0
如果 ab 都小于5, 那么两个子项都是0, 相等,结果为0
那么剩下的场景就是,ab 一个大于5, 一个小于5, 两个子项结果不相等,结果为1

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