二进制运算基础

# 一、二进制位运算
1. 按位与（&）
位运算实质是将参与运算的数字转换为二进制，而后逐位对应进行运算。

按位与运算为：两位全为1，结果为1，即1&1=1，1&0=0，0&1=0，0&0=0。

例如51 & 5 -> 00110011 & 00000101 = 00000001 -> 51 & 5 = 1

特殊用法：

（1）与0相与可清零。

（2）与1相与可保留原值，可从一个数中取某些位。例如需要取10101110中的低四位，10101110 & 00001111 = 00001110，即得到所需结果。

2. 按位或（|）
两位只要有一位为1，结果则为1，即1|1=1，1|0=1，0|1=1，0|0=0。

特殊用法：

（1）与0相或可保留原值。

（2）与1相或可将对应位置1。例如，将X=10100000的低四位置1，使X | 00001111 = 10101111即可。

3. 异或运算（^）
两位为“异”，即一位为1一位为0，则结果为1，否则为0。即1^1=1，1^0=0，0^1=0，0^0=1。

特殊用法：

（1）使指定位翻转：找一个数，对应X要翻转的各位为1，其余为0，使其与X进行异或运算即可。例如，X=10101110，使低四位翻转，X ^ 00001111 = 10100001。

（2）与0相异或保留原值。例如X ^ 00000000 = 10101110。

（3）交换两变量的值。（比借助容器法、加减法效率高）原理：一个数对同一个数连续两次进行异或运算，结果与这个数相等。

因此，交换方法为：A = A ^ B，B = A ^ B，A = A ^ B。

4. 取反（~）
将一个数按位取反，即~ 0 = 1，~ 1 = 0。

5. 左移（<<）
将一个数左移x位，即左边丢弃x位，右边用0补x位。例：11100111 << 2 = 10011100。

拓展：
==原码==：一个整数按照绝对值大小转换为二进制即为原码；
==反码==：将二进制数按位取反，得到的即为反码；
==补码==：反码加1即为补码。
==由于计算机底层硬件的限制，负数均使用补码表示。==

若左移时舍弃的高位全为0，则每左移1位，相当于该数十进制时乘一次2。

例：11(1011) << 2 = 44（11表示为1011时实际上不完整，若计算机中规定整型的大小为32bit，则11的完整二进制形式为00000000 00000000 0000000 00001011）

6. 右移（>>）
将一个数右移若干位，右边舍弃，正数左边补0，负数左边补1。每右移一位，相当于除以一次2。

例：4 >> 2 = 1，-14 >> 2 = -4。

7. 无符号右移（>>>）
将一个数右移若干位，左边补0，右边舍弃。

例：-14 >>> 2 = (11111111 11111111 11111111 11110010) >>> 2 = (00111111 11111111 11111111 11111100) = 1073741820