JAVA位运算与基础

位运算符号概览

符号	描述	运算规则
&	与	两个位都为1时，结果才为1
\|	或	两个位都为0时，结果才为0
^	异或	两个位相同为0，不同为1
~	取反	所有位置0变1，1变0
<<	左移	各二进位全部左移若干位，高位丢弃，低位补0
>>	带符号右移	各二进位全部右移若干位，低位丢弃，高位补为符号位
>>>	无符号右移	各二进位全部右移若干位，低位丢弃，高位补0

还有两个符号，并不是位运算符，但是容易与位运算符混淆，后面将与其相似的位运算符进行一并讲解：

符号	描述	运算规则
&&	逻辑与	左右表达式均为true时，运算最终结果才为true
\|\|	逻辑非	左右表达式只要有一个为true，运算最终结果就为true

2. 一个工具

下面的函数可以帮助我们打印Java中int整型的在底层的32位信息，后面可以使用该工具对程序进行调试：

publicstaticvoidprint(intnum) {
    for(inti = 31; i >= 0; i--) {
        System.out.print((num & (1<< i)) == 0? "0": "1");
    }
    System.out.println();
}
// print(1);  -->  00000000000000000000000000000001
// print(-1); -->  11111111111111111111111111111111
// print(Integer.MAX_VALUE);  -->  01111111111111111111111111111111
// print(Integer.MAX_VALUE);  -->  10000000000000000000000000000000

下面开始对每个符号进行介绍。

3. 按位与（&）、逻辑与（&&）

按位与（&）的具体运算规则为：

1 & 1 = 1 1 & 0 = 0 0 & 1 = 0 0 & 0 = 0

// 举例:
print(123);     // 00000000000000000000000001111011
print(321);     // 00000000000000000000000101000001
print(a & b);   // 00000000000000000000000001000001
// 任何数与0相与都等于0
// 任何数与自己相与都等于自己

在Java中，（&）不仅可以作为位运算符号，同样也可以作为逻辑与符号，

要注意：（&&）并不是位运算符号，不可以参与位运算！

逻辑与（&）、逻辑与（&&）的具体运算规则为：

true& true= true          true& false= false       
false& true= false        false& false= false  
true&& true= true         true&& false= false      
false&& true= false       false&& false= false

两者的区别在于：

逻辑与（&）在运算时，不论（&）前面的表达式的结果是否为false，（&）后面的表达式都会执行运算；

而**逻辑与（&&）**在运算时，如果（&&）前面的表达式的结果为false，则（&&）后面的表达式就不会执行运算。

4.按位或（|）、逻辑或（||）

按位与（&）的具体运算规则为：

1 | 1 = 1 1 | 0 = 1 0 | 1 = 1 0 | 0 = 0

// 举例:
print(123);     // 00000000000000000000000001111011
print(321);     // 00000000000000000000000101000001
print(a | b);   // 00000000000000000000000101111011
// 任何数与0相或都等于自身
// 任何数与自己相或都等于自己

在Java中，（|）不仅可以作为位运算符号，同样也可以作为逻辑与符号。

要注意：（||）并不是位运算符号，不可以参与位运算！

逻辑或（|）、逻辑或（||）的具体运算规则为：

true| true= true          true| false= true    
false| true= true         false| false= false  
true|| true= true         true|| false= true       
false|| true= true        false|| false= false

两者的区别在于：

逻辑或（|）在运算时，不论（|）前面的表达式的结果是否为true，（|）后面的表达式都会执行运算；

而**逻辑或（||）**在运算时，如果（||）前面的表达式的结果为true，则（||）后面的表达式就不会执行运算。

5. 异或（^）

异或（^）的具体运算规则为：

1 ^ 1 = 0 1 ^ 0 = 1 0 ^ 1 = 1 0 ^ 0 = 0
// 即相同为0，不同为1

// 举例:
print(123);     // 00000000000000000000000001111011
print(321);     // 00000000000000000000000101000001
print(a ^ b);   // 00000000000000000000000100111010
// 任何数与0异或都等于自身
// 任何数与自己异或都为0

6. 取反（~）

取反（~）的具体运算规则为：

~1 = 0 ~0 = 1

// 举例:
print(123);     // 00000000000000000000000001111011
print(~a);      // 11111111111111111111111110000100
// 符号位也取反

取反（~）可以用来求相反数：

// 一个32整数，取反再+1，就是该数的相反数，效果等同于加负号（-）
inta = 123;
System.out.println(a);      // 123
System.out.println(~a+1);   // -123

说明：

由于Java中int类型的整数范围为 − 2 31 ∼ 2 31 − 1 -2^{31}\sim2^{31}-1 −231∼231−1，负数的个数比正数多一个，这样就导致，所有的正数都有相应的负的相反数，但是并不是所有的负数都有正的相反数：

a = Integer.MIN_VALUE;
System.out.println(a);      // -2147483648
print(a);                   // 10000000000000000000000000000000
System.out.println(~a+1);   // -2147483648
print(~a + 1);              // 10000000000000000000000000000000
// Java中int整数最小值的相反数还是其自身
// 如果一定需要对int整数最小值求相反数，请将int类型换为long类型

7. 左移（<<）

左移表示的是某数的各二进位全部左移若干位，高位丢弃，低位补0

// 举例:
print(123);         // 00000000000000000000000001111011
print(123<< 1);  // 00000000000000000000000011110110 
// 整体左移1位，高位丢弃，低位补0

应用：

// 左移1位相当于在原数的基础上乘以2
System.out.println(123);    // 123
System.out.println(123<<1);   // 246
// 左移2位相当于在原数的基础上乘以4
System.out.println(2);      // 2
System.out.println(2<<2); // 8
// 左移3位、4位...以此类推

8. 带符号右移（>>）、无符号右移（>>>）

带符号右移（>>）指的是各二进位全部右移若干位，低位丢弃，高位补为符号位

无符号右移（>>>）指的是各二进位全部右移若干位，低位丢弃，高位补0

inta = 123;    
print(a);       // 00000000000000000000000001111011
print(a>>2);  // 00000000000000000000000000011110
print(a>>>2);  // 00000000000000000000000000011110
intb = -123;
print(b);       // 11111111111111111111111110000101
print(b>>2);  // 11111111111111111111111111100001
print(b>>>2);  // 00111111111111111111111111100001
// 区别就在于:一个高位用符号位补，一个高位用0补

Java中没有（<<<）符号！！！