<p style="padding: 8px 0px 5px 5px; font-size: 17px; line-height: 25px; background: rgb(65, 105, 225); border-radius: 6px; box-shadow: rgb(70, 130, 180) 0px 0px 0px 1px, rgba(10, 10, 0, 0.498039) 1px 1px 6px 1px; color: rgb(255, 255, 255); font-family: 微软雅黑, 宋体, 黑体, Arial; height: 25px; text-shadow: rgb(34, 34, 34) 2px 2px 3px; white-space: normal; margin-top: 18px !important; margin-bottom: 18px !important;">Java中的二进制及基本的位运算</p><p> 二进制是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”，由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统，数据在计算机中主要是以补码的形式存储的。计算机中的二进制则是一个非常微小的开关，用“开”来表示1，“关”来表示0。</p><p> 那么Java中的二进制又是怎么样的呢？让我们一起来揭开它神秘的面纱吧。</p><p style="padding: 5px 0px 5px 10px; font-size: 16px; line-height: 23px; background: rgb(70, 130, 180); border-style: none none none solid; border-width: 5px; border-color: rgb(220, 20, 60); color: rgb(255, 255, 255); font-family: 微软雅黑, 宋体, 黑体, Arial; height: 24px; white-space: normal; margin: 12px 0px !important;">一、Java内置的进制转换</p><p>有关十进制转为二进制，和二进制转为十进制这种基本的运算方法这里就不展开讲了。</p><p>在Java中内置了几个方法来帮助我们进行各种进制的转换。如下图所示（以Integer整形为例，其他类型雷同）：</p><p><img src="http://images2015.cnblogs.com/blog/1189312/201707/1189312-20170716124535769-1650626120.png" alt=""/><br/></p><p>1，十进制转化为其他进制：</p><pre class="brush:java;toolbar:false">1 二进制：Integer.toHexString(int i);2 八进制：Integer.toOctalString(int i);3 十六进制：Integer.toBinaryString(int i);</pre><p>2,其他进制转化为十进制：</p><pre class="brush:java;toolbar:false">1 二进制：Integer.valueOf("0101",2).toString;2 八进制：Integer.valueOf("376",8).toString;3 十六进制：Integer.valueOf("FFFF",16).toString;</pre><p>3,使用Integer类中的parseInt()方法和valueOf()方法都可以将其他进制转化为10进制。</p><p>不同的是parseInt()方法的返回值是int类型，而valueOf()返回值是Integer对象。</p><p style="padding: 5px 0px 5px 10px; font-size: 16px; line-height: 23px; background: rgb(70, 130, 180); border-style: none none none solid; border-width: 5px; border-color: rgb(220, 20, 60); color: rgb(255, 255, 255); font-family: 微软雅黑, 宋体, 黑体, Arial; height: 24px; white-space: normal; margin: 12px 0px !important;">二、基本的位运算</p><p>二进制可以和十进制一样加减乘除，但是它还有更简便的运算方式就是——位运算。比如在计算机中int类型的大小是32bit，可以用32位的二进制数来表示，所以我们可以用位运算来对int类型的数值进行计算，当然你也可以用平常的方法来计算一些数据，这里我主要为大家介绍位运算的方法。我们会发现位运算有着普通运算方法不可比拟的力量。更多位运算应用请转移到我下篇博文《神奇的位运算》</p><p>首先，看一下位运算的基本操作符：</p><p><img src="http://images2015.cnblogs.com/blog/1189312/201707/1189312-20170716130158941-56373355.png" alt=""/><br/></p><p>优点：</p><p>特定情况下，计算方便，速度快，被支持面广</p><p>如果用算数方法，速度慢，逻辑复杂</p><p>位运算不限于一种语言，它是计算机的基本运算方法</p><p>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>（一）按位与&</p><p>两位全为1，结果才为1</p><p>0&0=0；0&1=0；1&0=0；1&1=1</p><p>例如：51&5 即0011 0011 & 0000 0101 =0000 0001 因此51&5=1.</p><p>特殊用法</p><p>（1）清零。如果想将一个单元清零，即使其全部二进制位为0，只要与一个各位都是零的数值相与，结果为零。</p><p>（2）取一个数中指定位。</p><p>例如：设X=10101110，取X的低四位，用X&0000 1111=0000 1110即可得到。</p><p>方法：找一个数，对应x要取的位，该数的对应位为1，其余位为零，此数与x进行“与运算”可以得到x中的指定位。</p><p>（二）按位或 |</p><p>只要有一个为1，结果就为1。</p><p>0|0=0； 0|1=1；1|0=1；1|1=1；</p><p>例如：51|5 即0011 0011 | 0000 0101 =0011 0111 因此51|5=55</p><p> 特殊用法</p><p>常用来对一个数据的某些位置1。</p><p>方法：找到一个数，对应x要置1的位，该数的对应位为1，其余位为零。此数与x相或可使x中的某些位置1。</p><p>（三）异或 ^</p><p>两个相应位为“异”（值不同），则该位结果为1，否则为0</p><p>0^0=0; 0^1=1; 1^0=1; 1^1=0;</p><p>例如：51^5 即0011 0011 ^ 0000 0101 =0011 0110 因此51^5=54</p><p>特殊用法</p><p>（1） 与1相异或，使特定位翻转</p><p>方法：找一个数，对应X要翻转的位，该数的对应为1，其余位为零，此数与X对应位异或即可。</p><p>例如：X=1010 1110，使X低四位翻转，用X^0000 1111=1010 0001即可得到。</p><p>（2） 与0相异或，保留原值</p><p>例如：X^0000 0000 =1010 1110</p><p>（3）两个变量交换值</p><p>1.借助第三个变量来实现</p><p>C=A;A=B;B=C;</p><p>2.利用加减法实现两个变量的交换</p><p> A=A+B;B=A-B;A=A-B;</p><p>3.用位异或运算来实现，也是效率最高的</p><p>原理：一个数异或本身等于0 ；异或运算符合交换律</p><p>A=A^B;B=A^B;A=A^B</p><p>（四）取反与运算~</p><p>对一个二进制数按位取反，即将0变为1，1变0</p><p>~1=0 ；~0=1</p><p>（五）左移<<</p><p>将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）</p><p>例如： 2<<1 =4 10<<1=100</p><p>若左移时舍弃的高位不包含1，则每左移一位，相当于该数乘以2。</p><p>例如：</p><pre class="brush:java;toolbar:false">11(1011)<<2= 0010 1100=22 11(00000000 00000000 00000000 1011)整形32bit</pre><p>（六）右移>></p><p>将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。若右移时舍高位不是1（即不是负数），操作数每右移一位，相当于该数除以2。</p><p>左补0还是补1得看被移数是正还是负。</p><p>例如：</p><pre class="brush:java;toolbar:false">4>>2=4/2/2=1 -14（即1111 0010）>>2 =1111 1100=-4</pre><p>（七）无符号右移运算>>></p><p>各个位向右移指定的位数，右移后左边空出的位用零来填充，移除右边的位被丢弃。</p><p>例如：-14>>>2</p><p>（即11111111 11111111 11111111 11110010）>>>2</p><p>=(00111111 11111111 11111111 11111100)=1073741820</p><p>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>上述提到的负数，他的二进制位表示和正数略有不同，所以在位运算的时候也与正数不同。</p><p>负数以其正数的补码形式表示！</p><p>以上述的-14为例，来简单阐述一下原码、反码和补码。</p><p>原 码</p><p>一个整数按照绝对值大小转化成的二进制数称为原码</p><p>例如：00000000 00000000 00000000 00001110 是14的原码。</p><p>反 码</p><p>将二进制数按位取反，所得到的新二进制数称为原二进制数的反码。</p><p>例如：将00000000 00000000 00000000 00001110 每一位取反，</p><p>得11111111 11111111 11111111 11110001</p><p>注意：这两者互为反码</p><p>补 码</p><p>反码加1称为补码</p><pre class="brush:java;toolbar:false">11111111 11111111 11111111 11110001 +1=11111111 11111111 11111111 11110010</pre><p>现在我们得到-14的二进制表示，现在将它左移</p><pre class="brush:java;toolbar:false">-14（11111111 11111111 11111111 11110010）<<2 =11111111 11111111 11111111 11001000=？</pre><p>分析：这个二进制的首位为1，说明是补码形式，现在我们要将补码转换为原码（它的正值）</p><p>跟原码转换为补码相反，将补码转换为原码的步骤：</p><p>补码减1得到反码：（11000111）前24位为1，此处省略</p><p>反码取反得到原码（即该负数的正值）（00111000）</p><p>计算正值，正值为56</p><p>取正值的相反数，得到结果-56</p><p>结论：-14<<2 = -56</p><p style="padding: 5px 0px 5px 10px; font-size: 16px; line-height: 23px; background: rgb(70, 130, 180); border-style: none none none solid; border-width: 5px; border-color: rgb(220, 20, 60); color: rgb(255, 255, 255); font-family: 微软雅黑, 宋体, 黑体, Arial; height: 24px; white-space: normal; margin: 12px 0px !important;">三、Java中进制运算</p><p>Java中二进制用的多吗？</p><p>平时开发中“进制转换”和“位操作”用的不多，Java处理的是高层。</p><p>在跨平台中用的较多，如：文件读写，数据通信。</p><p>来看一个场景：</p><p><img src="http://images2015.cnblogs.com/blog/1189312/201707/1189312-20170716133514363-404013698.png" alt=""/><br/></p><p><br/></p><p>如果客户机和服务器都是用Java语言写的程序，那么当客户机发送对象数据，我们就可以把要发送的数据序列化serializable，服务器端得到序列化的数据之后就可以反序列化，读出里面的对象数据。</p><p>随着客户机访问量的增大，我们不考虑服务器的性能，其实一个可行的方案就是把服务器的Java语言改成C语言。</p><p>C语言作为底层语言，反映速度都比Java语言要快，而此时如果客户端传递的还是序列化的数据，那么服务器端的C语言将无法解析，怎么办呢？我们可以把数据转为二进制（0，1），这样的话服务器就可以解析这些语言。</p><p><br/></p><p><img src="http://images2015.cnblogs.com/blog/1189312/201707/1189312-20170716133531347-920151763.png" alt=""/><br/></p><p>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>Java中基本数据类型有以下四种：</p><p>Int数据类型：byte（8bit，-128~127）、short（16bit）、int（32bit）、long（64bit）</p><p>float数据类型：单精度（float，32bit ） 、双精度（double,64bit）</p><p>boolean类型变量的取值有true、false（都是1bit）</p><p>char数据类型：unicode字符，16bit</p><p>对应的类类型：</p><p>Integer、Float、Boolean、Character、Double、Short、Byte、Long</p><p>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>（一）数据类型转为字节</p><p>例如：int型8143（00000000 00000000 00011111 11001111）</p><p>=>byte[] b=[-49,31,0,0]</p><p>第一个（低端）字节：8143>>0*8 & 0xff=(11001111)=207（或有符号-49）</p><p>第二个（低端）字节：8143>>1*8 &0xff=(00011111)=31</p><p>第三个（低端）字节：8143>>2*8 &0xff=00000000=0</p><p>第四个（低端）字节：8143>>3*8 &0xff=00000000=0</p><p> </p><p>我们注意到上面的（低端）是从右往左开始的，那什么是低端呢？我们从大小端的角度来说明。</p><p>小端法（Little-Endian）</p><p>低位字节排放在内存的低地址端即该值的起始地址，高位字节排位在内存的高地址端</p><p>大端法（Big-Endian）</p><p>高位字节排放在内存的低地址端即该值的起始地址，低位字节排位在内存的高地址端</p><p> </p><p>为什么会有大小端模式之分呢？</p><p>这是因为在计算机系统中，我们是以字节为单位的，每个地址单元都对应着一个字节，一个字节为8bit。但是在C语言中除了8bit的char之外，还有16bit的short型，32bit的long型（要看具体的编译器），另外，对于位数大于8位的处理器，例如16位或者32位的处理器，由于寄存器宽度大于一个字节，那么必然存在着一个如果将多个字节安排的问题。因此就导致了大端存储模式和小端存储模式。例如一个16bit的short型x，在内存中的地址为0x0010，x的值为0x1122，那么0x11为高字节，0x22为低字节。对于大端模式，就将0x11放在低地址中，即0x0010中，0x22放在高地址中，即0x0011中。小端模式，刚好相反。我们常用的X86结构是小端模式，而KEIL C51则为大端模式。很多的ARM，DSP都为小端模式。有些ARM处理器还可以由硬件来选择是大端模式还是小端模式。</p><p>例如：32bit的数0x12 34 56 78（十二进制）</p><p>在Big-Endian模式CPU的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为</p><p><br/></p><p>内存地址</p><p> </p><p>0x4000</p><p> </p><p>0x4001</p><p> </p><p>0x4002</p><p> </p><p>0x4003</p><p> </p><p><br/></p><p><br/></p><p>存放内容</p><p> </p><p>0x78</p><p> </p><p>0x56</p><p> </p><p>0x34</p><p> </p><p>0x12</p><p> </p><p><br/></p><p>在Little-Endian模式CPU的存放方式（假设从地址0x4000开始存放）为</p><p><br/></p><p>内存地址</p><p> </p><p>0x4000</p><p> </p><p>0x4001</p><p> </p><p>0x4002</p><p> </p><p>0x4003</p><p> </p><p><br/></p><p><br/></p><p>存放内容</p><p> </p><p>0x12</p><p> </p><p>0x34</p><p> </p><p>0x56</p><p> </p><p>0x78</p><p> </p><p><br/></p><p> （二）字符串转化为字节</p><p>1.字符串->字节数组</p><pre class="brush:java;toolbar:false">1 String s;2 byte[] bs=s.getBytes();</pre><p>2.字节数组->字符串</p><pre class="brush:jfx;toolbar:false">1 Byte[] bs=new byte[int];2 String s =new String(bs);或3 String s=new String(bs,encode);//encode指编码方式，如utf-8</pre><p>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>></p><p>两种类型转化为字节的方法都介绍了，下面写个小例子检验一下：</p><pre class="brush:java;toolbar:false">public class BtyeTest { /* * int整型转为byte字节 */ public static byte[] intTOBtyes(int in){ byte[] arr=new byte[4]; for(int i=0;i<4;i++){ arr[i]=(byte)((in>>8*i) & 0xff); } return arr; } /* * byte字节转为int整型 */ public static int bytesToInt(byte[] arr){ int sum=0; for(int i=0;i<arr.length;i++){ sum+=(int)(arr[i]&0xff)<<8*i; } return sum; } public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub byte[] arr=intTOBtyes(8143); for(byte b:arr){ System.out.print(b+" "); } System.out.println(); System.out.println(bytesToInt(arr)); //字符串与字节数组 String str="云开的立夏de博客园"; byte[] barr=str.getBytes(); String str2=new String(barr); System.out.println("字符串转为字节数组："); for(byte b:barr){ System.out.print(b+" "); } System.out.println(); System.out.println("字节数组换位字符串："+str2); }}</pre><p><img src="http://images2015.cnblogs.com/blog/1189312/201707/1189312-20170716134459957-1877450848.png" alt=""/><br/></p>
以上就是Java中关于二进制以及位运算的详解的详细内容，更多请关注其它相关文章！
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