按位運算，第 2 部分

1. 按位左移

Java 也有 3 個移位運算符：如果你真的需要，你可以非常簡單地將數字的所有位向左或向右移動幾個位置。

要將數字的位向左移動，您需要按位左移運算符。它是這樣寫的：

a << b

其中a是其位被移位的數字，b是一個數字，表示將數字的位a向左移動多少次。在此操作過程中，右側添加的低位為零。

例子：

0b00000011 << 1

0b00000110

0b00000011 << 2

0b00001100

0b00000011 << 5

0b01100000

0b00000011 << 20

0b001100000000000000000000

向左移動一位數字與將數字乘以 2 具有相同的效果。

想將數字乘以 16？^{16 與 2 4}相同。所以你將數字向左移動 4 位

2.按位右移

位也可以右移。為此，請使用按位右移運算符。它是這樣寫的：

a >> b

其中a是其位被移位的數字，b是將數字的位右移的次數a。

例子：

0b11000011 >> 1

0b01100001

0b11000011 >> 2

0b00110000

0b11000011 >> 5

0b00000110

0b11000011 >> 20

0b00000000

向右移動一位數字與將數字除以 2 的效果相同。

在這個操作過程中，左邊添加的高位是零，但不總是！

將數字的位右移時，符號位的值通常也會移動，數字的符號會丟失。因此，對於負數（最左邊的位是1），該位得到特殊處理。將一個數的位右移時，0如果最左邊的位是 則在左邊加a 0，1如果最左邊的位是 則在左邊加a 1。

但在上面的示例中，這似乎不是結果。為什麼？因為整數文字是ints， 實際上意味著. 即，最左邊的位為零。0b111111110b00000000000000000000000011111111

許多程序員對這種右移行為感到沮喪，並希望數字始終用零填充。所以Java又增加了一個右移運算符。

它是這樣寫的：

a >>> b

其中a 是其位被移位的數字，b  是將數字的位右移的次數a。此運算符始終在左側附加零，而不管 number 的符號位的原始值如何a。

3. 使用標誌

程序員在按位和移位操作的基礎上創建了一個幾乎全新的研究領域：使用標誌。

當計算機內存很少時，將大量信息塞入一個數字非常流行。數字被視為位數組：int 是 32 位，long 是 64 位。

您可以在這樣的數字中寫入很多信息，尤其是當您需要存儲邏輯（true或false）值時。單個long就像一個boolean由 64 個元素組成的數組。這些位稱為標誌，並使用以下操作進行操作：

• 設置標誌
  （使特定位等於1）
• 重置標誌
  （使特定位等於0）
• 檢查標誌
  （檢查特定位的值）

下面是按位運算符是如何完成的。

立旗

要將特定位設置為1，您需要在要設置其位的數字與專門創建的數字之間執行按位或運算，其中只有該位是1。

例如，假設您有數字0b00001010並且需要將第 5 位設置為1。在這種情況下，您需要：

0b00001010 | 0b00010000 = 0b00011010

如果第 5 位已經設置為 1，那麼什麼都不會改變。

一般來說，設置標誌的操作可以這樣寫

a | (1 << b)

a 其位將被設置為 的數字在哪裡1。Andb 是要設置的位的位置。在這裡使用左移運算符非常方便，因為您可以立即知道我們正在處理的是哪一位。

重置標誌

0要在不干擾其他位的情況下重置特定&位（即0設置1為對於您要重置的位。

例如，假設您有數字0b00001010，需要將第 4 位設置為0。在這種情況下，您需要：

0b00001010 & 0b11110111 = 0b00000010

如果第 4 位已經設置為零，那麼什麼都不會改變。

一般來說，重置一個標誌的操作可以這樣寫

a & ~(1 << b)

a 位將被重置為 的數字在哪裡0。並且b 是要清除的位的位置。

1為了得到一個除我們希望為零的位之外所有位都為零的數字，我們首先 向左移動 1 bNOT個位置，然後使用按位運算符反轉結果。

檢查標誌

除了設置或重置特定標誌外，有時您只需要檢查是否設置了給定標誌，即某個位是否等於1。使用 bitwise 很容易做到這一點&。

1例如，假設您需要檢查number 中的第 4 位是否設置為0b00001010。然後你需要這樣做：

if ( (0b00001010 & 0b00001000) == 0b00001000 )

一般來說，檢查一個標誌的操作可以寫成如下

(a & (1 << b)) == (1 << b)

a 正在檢查其位的數字在哪裡。並且b 是要檢查的位的位置。

4.加密

位XOR運算常被程序員用於簡單的加密。一般來說，這樣的加密看起來像這樣：

result = number ^ password;

number 我們要加密的數據在哪裡，password 是一個特殊的數字，作為數據的“密碼”，result 是加密後的數字。

number == (number ^ password) ^ password;

這裡重要的是，當XOR運算符兩次應用於一個數字時，它會生成原始數字，而不管“密碼”如何。

number 要從中恢復encrypted result，您只需要再次執行該操作：

original number = result ^ password;

例子：

class Solution
{
   public static int[] encrypt(int[] data, int password)
   {
     int[] result = new int[data.length];
     for (int i = 0; i <  data.length; i++)
       result[i] = data[i] ^ password;
     return result;
   }

   public static void main(String[] args)
   {
     int[] data =  {1, 3, 5, 7, 9, 11};
     int password = 199;

     // Encrypt the array of data
     int[] encrypted = encrypt(data, password);
     System.out.println(Arrays.toString(encrypted));

     // Decrypt the array of data
     int[] decrypted = encrypt(encrypted, password);
     System.out.println(Arrays.toString(decrypted));
   }
}