NOI大纲——普及组——位运算总结

位运算总结

1.位运算符号

& \& &——按位与
如果两个相应的二进制位都为1,则该位的结果值为1,否则为0
∣ | ——按位或
两个相应的二进制位中只要有一个为1,该位的结果值为1
^——按位异或
若参加运算的两个二进制位值相同则为0,否则为1
~——取反
用来对一个二进制数按位取反,即将0变1,1变0

举例:

     1000101        1000101       1000101        1000101&   0101100     |  0101110      ~             ^ 0101110——————————————————————————————————————————————————————————=   0000100      = 1101111     = 0111010        1101011

2.移位运算

< < << <<——左移
用来将一个数的各二进制位全部左移n位,低位以0补充,高位越界后舍弃。

    1左移n位:                    1 << n =2^n(这里指2的n次方)n左移1位:                    n << 1 =2*n

举例:

   short a=9115         0010001110011011   (9115的二进制表示)a << 1 =18230       0100011100110110   (注意高位越界后舍弃一个0,低位填充一个0)a << 2  = -29076    1000111001101100   (注意高位越界后舍弃两个0,低位填充两个0)

注意:左移是做乘2的运算,但这是在符号位(原码将最高位符号以0表示正,1表示负eg:0010001110011011中的最高位0就是符号位,表示是整数;而1000111001101100最高位是1,表示是负数)不变的情况下。如果符号位发生了改变,说明已经不能做乘2的运算了,否则会溢出,得到的值不是乘2的结果。

注意:short是Java中的表示,它定义的也是整形,不过是16字节(这里为了阐述符号位的改变而使用),而int是32字节

> > >> >>——右移
将一个数的各二进制位右移N位,移到右端的低位被舍弃,高位以符号位填充

    n左移1位 :                     n >> 1=|n/2.0| 算术右移等于除以2向下取整:(-3)>> 1 = -2 3 >> 1 = 1值得一提的是,“整数/2”在c++中实现为“除以2向零取整”,(-3)/  2  =  -1,3 / 2 = 1

举例:

short b = 9115              0010001110011011 (9115 >> 1) = 4557          0001000111001101(注意低位越界后舍去了一个1,高位补一0(9115 >> 2) = 2278          0000100011100110  (注意低位越界后舍去了两个1,高位补两0short c=-32766(负数符号位为1) 1000000000000010-32766 >> 1 = -16383        1100000000000001(注意低位越界后舍弃一个0,高位补1)-32766 >> 2 = -8192         1110000000000000(注意低位越界后舍弃01,高位补俩1)

3.常用技巧

在m位二进制数中,通常称最低为为第0位,从右到左依次类推,最高位为第m-1位

(n >> k) & 1 求n二进制下的第k位是0还是1,若结果为真,是1,若结果为假,是0。因为1的二进制数中只有第0位数是1,其余位数都是0。

n^=1,,即n=n^1,能让n变成与原来相反的数(0或1)

n | (1 << k),能把n的第k位变成1

a^b^b=a

x=x&(x-1)用于消去x的最后一位

4.运算符号优先级:

加减优先级最高,位或优先级最低,从左往右优先级递减

加减     移位       比较大小   位与  异或   位或+,-    <<,>>    >,<,==,!=    &    ^     |

5.位运算常用技巧

<1> 判断奇偶性

如果把 n 以二进制的形式展示的话,其实我们只需要判断最后一个二进制位是 1 还是 0 就行了,如果是 1 的话,代表是奇数,如果是 0 则代表是偶数,所以采用位运算的方式的话,代码如下:

if(n&1){    //若n&1==1(为真)//n是奇数
}
if(!(n&1)){ //若n&1!=1(为假)//n是偶数
}

<2> 求a的b次方

本题涉及数论数论数论,在次不详细解释,有兴趣的话可以自己了解.

//快速幂
int pow(int a, int b) {int ans = 1;while (b != 0) {if ((b & 1) == 1) { // 添加括号,明确表达式优先级ans *= a;}a *= a;b = b >> 1;}return ans;
}

<3>找处未重复的数

数组中,只有一个数出现奇数次,剩下都出现偶数次,找出出现奇数次的。

思路:两个相同的数异或的结果是 0,一个数和 0 异或的结果是它本身,所以我们把这一组整型全部异或一下。也就是说,那些出现了偶数次的数异或之后会变成0,那个出现奇数次的数,和 0 异或之后就等于它本身。

#include<iostream>
using namespace std;int main(){int a[9]={4,3,2,2,2,2,5,4,3};int ans=0;for(int i=0;i<9;i++){ans^=a[i];}cout<<ans;return 0;
}

<4> 用O(1)时间检测整数n是否是2的幂次.

思路:
n如果是2的幂次,则:
1.n>0
2.n的二进制表示中只有一个1
一位n的二进制表示中只有一个1,所以使用n&(n-1)将唯一的一个1消去。
如果n是2的幂次,那么n&(n-1)得到结果为0,即可判断。
eg: 8的二进制位1000,7的二进制位0111,8&7==0,所以8是2的幂次

#include<iostream>
using namespace std;int main(){int n;cin>>n;if(!(n&(n-1))) cout<<"YES";if(n&(n-1)) cout<<"NO";return 0;
}

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