Java 基础知识之奇技淫巧の位运算符

概述

平时，个人在写代码的时候，对特定场景的玩法，积累了一些经验、心得，写出来，分享、交流一下

除法

除法 大家知道 计算机是怎么实现的不？

我来简单介绍一下， 此部分内容参考自 cnblogs

想了解除法， 需要先了解一下 乘法

乘法

我用自己的话，总结一下 乘法 就是：

1. x*y ,分别转成二进制
2. 把y 的二进制拆开, 从右往左遍历，把 x 依次左移n位 (n: 遍历的元素，所表示的2的n次幂)
3. 对x左移的结果进行累加

举例说明 5 * 3
首先，转成二进制， 5=4+1 = 101, 3 = 2+1 = 011

对 011 介绍一下，从右往左遍历
1 , 这个位置是 2的0次幂， 表示左移 0位
1 , 这个位置是 2的1次幂， 表示左移 1位
0 , 这个位置是 2的2次幂， 表示左移 2位， 但是， 因为是0， 表示不参与操作

好，开始算一下 5(101) * 3(011)
3的最右边的1， 101 左移 0位， 结果为 101
3的中间的1，101 左移1位，结果为 1010
3的最左边的0， 不参与操作，结果为 0

累加

    101
+1010
+      0
= 1111 = 15

除法

除法，我用自己的话总结一下就是：

1. x/y, 分别转成二进制
2. 进行 小学时候学的长长除法

画了一张图

image.png

花样

在十进制的乘除法里面，我们最喜欢的就是 10的倍数了，因为直接加、减0就行，在二进制里面，也是类似

对于乘法
x* (10) = x*2 , 0 不参与操作， 所以整个过程下来，只有1 参与操作，也就是左移 1位， 结论： 乘以2 = 左移1位
x* (100) = x*4 x 左移 2位, 结论： 乘以4 = 左移2位
同理 乘以8 = 左移3位 乘以16 = 左移4位

对于除法
x / (10) = x/2 , 对于十进制，我们知道 除以10的时候，最后把小数点往前移一位，二进制同理，把“小数点(当然这里没有小数点)” 往前移一位，因为小数点不存在，所以我们也可以这样说，往右移一位， 多出来的就是余数(模)， 剩下的就是 商；另外，对于计算机，x/y 我们得到的就是商（限定xy为int等非浮点数的值），所以当y=2的n次幂的时候，除法可以简化为`右移n位

那么，我们在代理里写 特定场景的乘法、除法的时候，就可以通过 左移 右移 来得到结果， 还能提升一点点的性能
比如

//乘法
int a = b *2;  
//改为
int a = b << 1;


//除法
int a = b /2;  
//改为
int a = b >> 1;

可能大家觉得这个是在秀操作，华而不实，我举个例子，有个例子特别适合这个场景，那就是 字节大小单位转换
当需要计算 x 字节 等于 多少 KB的时候，右移10位就行了

if else

有一个特殊场景，有些 花样

我们先讲一下基础知识

与运算：&
两者都为1为1，否则为0
1&1=1,  1&0=0,  0&1=0,  0&0=0

或运算：|
两者都为0为0，否则为1
1|1 = 1,  1|0 = 1,  0|1 = 1, 0|0 = 0

非运算：~
1取0，0取1
~1 = 0, ~0 = 1
~(10001) = 01110

异或运算:^
两者相等为0,不等为1
1^1=0, 1^0=1, 0^1=1, 0^0=0

比如，有这么一个场景

两个int值，a, b, 有且仅有一个大于5， 就返回true， 否则返回 false

大家脑海中浮现的肯定是以下代码

public static boolean check1(int a, int b) {
    if (a > 5 && b <= 5) {
        return true;
    }
    if (b > 5 && a <= 5) {
        return true;
    }
    return false;
}

有的同学可能想着简化代码，写出以下 负向优化代码

public static boolean check2(int a, int b) {
    //负向优化，很难看懂
    if ( (a > 5 && b <= 5) || (b > 5 && a <= 5) ) {
        return true;
    }
    
    return false;
}

针对这个场景，我是这么写的

public static boolean check3(int a, int b) {
    if (b > 5 ^ a > 5) {
        return true;
    }
    return false;
}

异或是 两者相等为0,不等为1
如果 ab 都大于5， 那么两个子项都是1， 相等，结果为0
如果 ab 都小于5， 那么两个子项都是0， 相等，结果为0
那么剩下的场景就是，ab 一个大于5， 一个小于5， 两个子项结果不相等，结果为1