优秀程序员必须知道的20个位运算技巧

一提起位运算，人们往往想到它的高效性，无论是嵌入式编程还是优化系统的核心代码，适当的运用位运算总是一种迷人的手段，或者当您求职的时候，在代码中写入适当的位运算也会让您的程序增加一丝亮点，最初当我读《编程之美》求“1的数目”时，我才开始觉得位运算是如此之美，后来读到 《Hacker's Delight》，感慨到Henry S.Warren把位运算运用的如此神出鬼没，很多程序都十分精妙，我觉得在一个普通的程序中大量运用这样的代码的人简直是疯了！但掌握简单的位运算技巧还是必要的，所以今天写这篇文章把我积累的一些位运算技巧分享给大家，这些技巧不会是如求“1的数目”的技巧，是最基本的一行位运算技巧！

一.获得int型最大值

复制代码 代码如下:

int getMaxInt(){ 
        return (1<<31) - 1;//2147483647， 由于优先级关系，括号不可省略 
} 

另一种写法

复制代码 代码如下:

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

另一种写法

复制代码 代码如下:

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

C语言中不知道int占几个字节时候

复制代码 代码如下:

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

二.获得int型最小值

复制代码 代码如下:

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

另一种写法

复制代码 代码如下:

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

三.获得long类型的最大值

 

C语言版

复制代码 代码如下:

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

JAVA版

复制代码 代码如下:

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

获得long最小值，和其他类型的最大值，最小值同理.

 

四.乘以2运算

复制代码 代码如下:

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

五.除以2运算

复制代码 代码如下:

int divTwo(int n){//负奇数的运算不可用 
    return n>>1;//除以2 
}

六.乘以2的m次方

复制代码 代码如下:

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

七.除以2的m次方

复制代码 代码如下:

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

八.判断一个数的奇偶性

复制代码 代码如下:

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

九.不用临时变量交换两个数（面试常考）

 

C语言版

复制代码 代码如下:

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

通用版（一些语言中得分开写）

复制代码 代码如下:

a ^= b; 
b ^= a; 
a ^= b; 

十.取绝对值（某些机器上，效率比n>0  ?  n:-n 高）

复制代码 代码如下:

int abs(int n){ 
return (n ^ (n >> 31)) - (n >> 31); 
/* n>>31 取得n的符号，若n为正数，n>>31等于0，若n为负数，n>>31等于-1
若n为正数 n^0=0,数不变，若n为负数有n^-1 需要计算n和-1的补码，然后进行异或运算，
结果n变号并且为n的绝对值减1，再减去-1就是绝对值 */ 
}

十一.取两个数的最大值（某些机器上，效率比a>b ? a:b高）

 

通用版

复制代码 代码如下:

int max(int a,int b){ 
    return b&((a-b)>>31) | a&(~(a-b)>>31); 
    /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/ 
} 

C语言版

复制代码 代码如下:

int max(int x,int y){ 
    return x ^ ((x ^ y) & -(x < y)); 
    /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
、 与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/ 
} 

十二.取两个数的最小值（某些机器上，效率比a>b ? b:a高）

 

通用版

复制代码 代码如下:

int min(int a,int b){ 
    return a&((a-b)>>31) | b&(~(a-b)>>31); 
    /*如果a>=b,(a-b)>>31为0，否则为-1*/ 
}

C语言版

复制代码 代码如下:

int min(int x,int y){ 
    return y ^ ((x ^ y) & -(x < y)); 
         /*如果x<y x<y返回1，否则返回0，
            与0做与运算结果为0，与-1做与运算结果不变*/ 
} 

十三.判断符号是否相同

复制代码 代码如下:

boolean isSameSign(int x, int y){ 
    return (x ^ y) > 0; // true 表示 x和y有相同的符号， false表示x，y有相反的符号。 
} 

十四.计算2的n次方

复制代码 代码如下:

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

十五.判断一个数是不是2的幂

复制代码 代码如下:

boolean isFactorialofTwo(int n){ 
    return (n & (n - 1)) == 0; 
    /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
       所以做与运算结果为0*/ 
} 

十六.对2的n次方取余

复制代码 代码如下:

int quyu(int m,int n){//n为2的次方 
    return m & (n - 1); 
    /*如果是2的幂，n一定是100... n-1就是1111....
     所以做与运算结果保留m在n范围的非0的位*/ 
} 

十七.求两个整数的平均值

复制代码 代码如下:

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

另一种写法

复制代码 代码如下:

int getAverage(int x, int y){ 
        return ((x^y) >> 1) + (x&y);  
     /*(x^y) >> 1得到x，y其中一个为1的位并除以2，
       x&y得到x，y都为1的部分，加一起就是平均数了*/ 

}  

下面是三个最基本对二进制位的操作

 

十八.从低位到高位,取n的第m位

复制代码 代码如下:

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

十九.从低位到高位.将n的第m位置1

复制代码 代码如下:

int setBitToOne(int n, int m){ 
    return n | (1<<(m-1)); 
    /*将1左移m-1位找到第m位，得到000...1...000
      n在和这个数做或运算*/ 
}

二十.从低位到高位,将n的第m位置0

复制代码 代码如下:

int setBitToZero(int n, int m){ 
    return n & ~(1<<(m-1)); 
    /* 将1左移m-1位找到第m位，取反后变成111...0...1111
       n再和这个数做与运算*/ 
} 

另附一些对程序效率上没有实质提高的位运算技巧，一些也是位运算的常识（面试也许会遇到）
计算n+1

复制代码 代码如下:

-~n 

计算n-1

复制代码 代码如下:

~-n 

取相反数

复制代码 代码如下:

~n + 1;

另一种写法

复制代码 代码如下:

(n ^ -1) + 1; 

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

复制代码 代码如下:

x = a ^ b ^ x;

sign函数，参数为n，当n>0时候返回1，n<0时返回-1，n=0时返回0

复制代码 代码如下:

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