按位运算，第 2 部分

1. 按位左移

Java 还有 3 个移位运算符：如果你真的需要，你可以非常简单地将数字的所有位向左或向右移动几个位置。

要将数字的位向左移动，您需要按位左移运算符。它是这样写的：

a << b

其中a是其位被移位的数字，是一个数字，表示将数字的位向左b移动多少次。a在此操作过程中，右侧添加的低位为零。

例子：

0b00000011 << 1

0b00000110

0b00000011 << 2

0b00001100

0b00000011 << 5

0b01100000

0b00000011 << 20

0b001100000000000000000000

向左移动一位数字与将数字乘以 2 具有相同的效果。

想将数字乘以 16？^{16 与 2 4}相同。所以你将数字向左移动 4 位

2.按位右移

位也可以右移。为此，请使用按位右移运算符。它是这样写的：

a >> b

其中a是其位被移位的数字，b是将数字的位右移的次数a。

例子：

0b11000011 >> 1

0b01100001

0b11000011 >> 2

0b00110000

0b11000011 >> 5

0b00000110

0b11000011 >> 20

0b00000000

向右移动一位数字与将数字除以 2 的效果相同。

在这个操作过程中，左边添加的高位是零，但并不总是！

将数字的位右移时，符号位的值通常也会移动，数字的符号会丢失。因此，对于负数（最左边的位是1），该位得到特殊处理。将一个数的位右移时，0如果最左边的位是 则在左边加a 0，1如果最左边的位是 则在左边加a 1。

但在上面的示例中，这似乎不是结果。为什么？因为整数文字是ints， 实际上意味着. 即，最左边的位为零。0b111111110b00000000000000000000000011111111

许多程序员对这种右移行为感到沮丧，并希望数字始终用零填充。所以Java又增加了一个右移运算符。

它是这样写的：

a >>> b

其中a 是其位被移位的数字，b  是将数字的位右移的次数a。此运算符始终在左侧附加零，而不管 number 的符号位的原始值如何a。

3. 使用标志

程序员在按位和移位操作的基础上创建了一个几乎全新的研究领域：使用标志。

当计算机内存很少时，将大量信息塞入一个数字非常流行。数字被视为位数组：int 是 32 位，long 是 64 位。

您可以在这样的数字中写入很多信息，尤其是当您需要存储逻辑（true或false）值时。单个long就像一个boolean由 64 个元素组成的数组。这些位称为标志，并使用以下操作进行操作：

• 设置标志
  （使特定位等于1）
• 重置标志
  （使特定位等于0）
• 检查标志
  （检查特定位的值）

下面是按位运算符是如何完成的。

立旗

要将特定位设置为1，您需要在要设置其位的数字与专门创建的数字之间执行按位或运算，其中只有该位是1。

例如，假设您有数字0b00001010并且需要将第 5 位设置为1。在这种情况下，您需要：

0b00001010 | 0b00010000 = 0b00011010

如果第 5 位已经设置为 1，那么什么都不会改变。

一般来说，设置标志的操作可以这样写

a | (1 << b)

a 其位将被设置为 的数字在哪里1。Andb 是要设置的位的位置。在这里使用左移运算符非常方便，因为您可以立即知道我们正在处理的是哪一位。

重置标志

0要在不干扰其他位的情况下重置特定&位（即0设置1为对于您要重置的位。

例如，假设您有数字0b00001010，需要将第 4 位设置为0。在这种情况下，您需要：

0b00001010 & 0b11110111 = 0b00000010

如果第 4 位已经设置为零，那么什么都不会改变。

一般来说，重置一个标志的操作可以这样写

a & ~(1 << b)

a 位将被重置为 的数字在哪里0。并且b 是要清除的位的位置。

1为了得到一个除我们希望为零的位之外所有位都为零的数字，我们首先 向左移动 1 bNOT个位置，然后使用按位运算符反转结果。

检查标志

除了设置或重置特定标志外，有时您只需要检查是否设置了给定标志，即某个位是否等于1。使用 bitwise 很容易做到这一点&。

1例如，假设您需要检查number 中的第 4 位是否设置为0b00001010。然后你需要这样做：

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

一般来说，检查一个标志的操作可以写成如下

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

a 正在检查其位的数字在哪里。并且b 是要检查的位的位置。

4.加密

位XOR运算常被程序员用于简单的加密。一般来说，这样的加密看起来像这样：

result = number ^ password;

number 我们要加密的数据在哪里，password 是一个特殊的数字，作为数据的“密码”，result 是加密后的数字。

number == (number ^ password) ^ password;

这里重要的是，当XOR运算符两次应用于一个数字时，它会生成原始数字，而不管“密码”如何。

number 要从中恢复encrypted result，您只需要再次执行该操作：

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));
   }
}