位元運算子

了解位元運算子(& | ^)與位移運算子(<< >> >>>)的基本使用。

位元運算子

我們知道資料在記憶體中都是以0/1的方式儲存，如果想直接對這些位元做運算，Java提供了一些位元運算子供設計師使用。

Operator運算子	描述	範例 (令a, b為數值)
~	位元補數(complement)運算	~a
&	位元和(and)運算	a & b
|	位元或(or)運算	a | b
^	位元互斥或(exclusive or)運算	a ^ b

補數 complement (~)：

補數的意思就是1變0，0變1，反向的感覺。

範例程式：

int a = 45;
System.out.println(a);
a = ~a;
System.out.println(a);

執行結果：

45    // 00000000000000000000000000101101
-46   // 11111111111111111111111111010010

和 and (&)：

和運算，是二元運算，只有兩個都為1，結果才是1。

範例程式：

int a = 45;
int b = 25;
System.out.println(a & b);

執行結果：

//   a = 00000000000000000000000000101101
//   b = 00000000000000000000000000011001
9    //  00000000000000000000000000001001

AND真值表：

&	1	0
1	1	0
0	0	0

或 or (|)：

或運算，是二元運算，只要有一個1，結果就是1。

範例程式：

int a = 45;
int b = 25;
System.out.println(a | b);

執行結果：

//  a = 00000000000000000000000000101101
//  b = 00000000000000000000000000011001
61  //  00000000000000000000000000111101

OR 真值表：

|	1	0
1	1	1
0	1	0

互斥或 exclusive or (^)：

互斥或，英文縮寫常稱『XOR』，是二元運算子，位元不同為1。

程式範例：

int a = 45;
int b = 25;
System.out.println(a ^ b);

執行結果；

// a = 00000000000000000000000000101101
// b = 00000000000000000000000000011001
52  // 00000000000000000000000000110100

XOR 真值表：

^	1	0
1	0	1
0	1	0

位移運算子 Bit Shift Operators

位移運算子的目的是向左或向右移動目標運算元的每個位元。

Operator運算子	描述	範例 (令a, b為數值)
<<	保留正負號的左移運算	a << b (將a逐位元左移b個單位)
>>	保留正負號的右移運算	a >> b (將a逐位元右移b個單位)
>>>	右移運算	a >>> b

範例程式：

int a = 16;
int b = 2;
System.out.println(a << b);
System.out.println(a >> b);
System.out.println(a >>> b);

執行結果：

// a = 00000000000000000000000000010000
64  // 00000000000000000000000001000000
4   // 00000000000000000000000000000100
4   // 00000000000000000000000000000100

範例程式2 (負號測試)：

int a = -16;
int b = 2;
System.out.println(a << b);
System.out.println(a >> b);
System.out.println(a >>> b);

執行結果：

       //  a = 11111111111111111111111111110000
-64         // 11111111111111111111111111000000
-4          // 11111111111111111111111111111100
1073741820  // 00111111111111111111111111111100

(無號右移>>>，不會理會當前的符號位元，直接右移補0上去)

※利用位元位移運算子，可以達到最快的 *2 或 /2 運算。

嘛，因為根本沒做到數學運算，而乘法跟除法在計算上是很廢時的。

範例程式：

int a = 3;
System.out.println(a * 2 * 2 * 2 * 2 * 2);  
System.out.println(a << 5);

int b = 20000;
System.out.println(b / 2 / 2 / 2 / 2 / 2);
System.out.println(b >> 5);

執行結果：

96
96
625
625