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位运算 之(1) 按位与(AND)& 操作

 

  文章作者:ktyanny 文章来源:ktyanny 转载请注明,谢谢合作。  

  

   

由于位运算直接对内存数据进行操作,不需要转成十进制,因此处理速度非常快。

 

按位与(Bitwise AND),运算符号为&

a&b 的操作的结果:ab中对应位同时为1,则对应结果位也为1

例如:

10010001101000101011001111000

&             111111100000000  

---------------------------------------------

                                   10101100000000

10101100000000进行右移8位得到的是101011,这就得到了a8~15位的掩码了。那么根据这个启示,判断一个整数是否是处于 0-65535 之间(常用的越界判断):

用一般的 (a >= 0) && (a <= 65535) 可能要两次判断。

改用位运算只要一次:

a & ~((1 << 16)-1)

后面的常数是编译时就算好了的。其实只要算一次逻辑与就行了。

 

             

常用技巧:

 

1、  用于整数的奇偶性判断

 

一个整数a, a & 1 这个表达式可以用来判断a的奇偶性。二进制的末位为0表示偶数,最末位为1表示奇数。使用a%2来判断奇偶性和a & 1是一样的作用,但是a & 1要快好多。

 

2、  判断n是否是2的正整数冪

 

(!(n&(n-1)) ) && n

 

举个例子:                                               

如果n = 16 = 10000 n-1 = 1111

那么:

10000

& 1111

----------

                          0

再举一个例子:如果n = 256 = 100000000 n-1 = 11111111

那么:

100000000

&11111111

--------------

        0

好!看完上面的两个小例子,相信大家都有一个感性的认识。从理论上讲,如果一个数a他是2的正整数幂,那么a 的二进制形式必定为1000…..(后面有0个或者多个0),那么结论就很显然了。

 

3、  统计n1的个数

 

朴素的统计办法是:先判断n的奇偶性,为奇数时计数器增加1,然后将n右移一位,重复上面步骤,直到移位完毕。

朴素的统计办法是比较简单的,那么我们来看看比较高级的办法。

 

举例说明,考虑2位整数 n=11,里边有21,先提取里边的偶数位10,奇数位01,把偶数位右移1位,然后与奇数位相加,因为每对奇偶位相加的和不会超过两位,所以结果中每两位保存着数n1的个数;相应的如果n是四位整数 n=0111,先以一位为单位做奇偶位提取,然后偶数位移位(右移1位),相加;再以两位为单位做奇偶提取,偶数位移位(这时就需要移2位),相加,因为此时没对奇偶位的和不会超过四位,所以结果中保存着n1的个数,依次类推可以得出更多位n的算法。整个思想类似分治法。
在这里就顺便说一下常用的二进制数:

0xAAAAAAAA=10101010101010101010101010101010

0x55555555 = 1010101010101010101010101010101(奇数位为11位为单位提取奇偶位

 

0xCCCCCCCC = 11001100110011001100110011001100

0x33333333 =    110011001100110011001100110011(以“2为单位提取奇偶位)

 

0xF0F0F0F0 = 11110000111100001111000011110000

0x0F0F0F0F =     1111000011110000111100001111“8为单位提取奇偶位

 

0xFFFF0000 =11111111111111110000000000000000               

0x0000FFFF =                 1111111111111111“16为单位提取奇偶位

 

例如:32位无符号数的1的个数可以这样数:



 

int
 count_one(unsigned 
long
 n)
{
    

//
0xAAAAAAAA,0x55555555分别是以“1位”为单位提取奇偶位


    n 
=
 ((n 
&
 
0xAAAAAAAA

>>
 
1

+
 (n 
&
 
0x55555555
);

    
//
0xCCCCCCCC,0x33333333分别是以“2位”为单位提取奇偶位


    n 
=
 ((n 
&
 
0xCCCCCCCC

>>
 
2

+
 (n 
&
 
0x33333333
);

    
//
0xF0F0F0F0,0x0F0F0F0F分别是以“4位”为单位提取奇偶位


    n 
=
 ((n 
&
 
0xF0F0F0F0

>>
 
4

+
 (n 
&
 
0x0F0F0F0F
);

    
//
0xFF00FF00,0x00FF00FF分别是以“8位”为单位提取奇偶位


    n 
=
 ((n 
&
 
0xFF00FF00

>>
 
8

+
 (n 
&
 
0x00FF00FF
);

    
//
0xFFFF0000,0x0000FFFF分别是以“16位”为单位提取奇偶位


    n 
=
 ((n 
&
 
0xFFFF0000

>>
 
16

+
 (n 
&
 
0x0000FFFF
);

    
return
 n;
}

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