标签：res 若是 bit 回顾 数据 乘法 问题 等于 布隆过滤器
我们对于位运算可能既陌生又熟悉。知道其运算方法运算过程，但不能运用好它。
首先，我们还是回顾一下Java中位运算都包含那些操作：
一、与运算（&）
运算法则：将二进制数进行按位与运算。0&0=0；0&1=0；1&1=1 ；
如：0011 & 0010 = 0010；
二、或运算（|）
运算法则：将二进制数进行按位或运算。0|0 =0；1|0 = 1; 1|1=1
如：0011 & 0010 = 0011；
三、异或运算（^）
运算法则：将二进制数进行按位异或。 0^0 = 0; 1^1=0；1^0=1；
如：0011 ^ 0010 = 0001；
四、非运算（~）
运算法则：将二进制数进行按位“取反”操作。 ~0 = 1；~1 = 0；
如：~0011 = 1100
五、左移（有符号左移，无符号左移）、右移
参考上一篇：https://www.cnblogs.com/funmans/p/11179189.html
第六条：“>>”、“>>>”、“<<”都是什么鬼？
首先 >> 、>>> 都是Java中的右移操作，“>>”是有符号右移，“>>>”是无符号右移。顾名思义，有符号须得在右移过程中保持符号，所以，有符号右移，若是正数则在高位补0，反之补1，无符号右移不管正负都补0.
特别注意点：对于char、byte、short等类型。在运算时候会先进行int类型的转换。都知道int类型4个字节，32位。所以，如果说右移的位数超过了32，那也是没有用滴。Java采用了取余数的方式来保证右移位数的有效性，即 n>>m相当于 n>>(m%32); 右移相当于做除法操作
“<<”是什么呢？它表示左移操作。那么怎么不见“<<<”这个东西呢？因为左移操作没有有符号与无符号左移。左移操作的过程就是移除最高位，然后在末尾补0就OK。比如：4，二进制100，当然运算时是3位的，
即 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100，如果进行<<3操作，也就是左移三位，去掉头上三个0，后面再补上三个：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0000，换算成十进制就是32，所以左移也就是乘法运算。同样的，如果你的左移位数大于32位，其实际左移位数位 对32 取余数的值
好了以上就是基本但位运算法则，接下来我们开始循序渐进的进入第一步：
1、给定一个数我们如何知道这个数M的二进制数的第 N 位是 1 还是 0 呢？
方法：通过与运算以及位移运算，通过将 1 进行左移 n位再进行跟原数据进行与操作。由于我们左移完成的这个数只有第N位是1，其他位置全都是 0 ，所以结果如果等于 0,那么给定数的第N位为0 ，否则为1；
result = M & (1<<N) == 0 ? 0 : 1 ;
2、给定一个数，我们如何去改变这个数二进制表示中具体某一位的值？
这个首先分两种情况：
将指定数M的二进制数第N为设置为1：
方法：通过或运算以及位移运算，通过将1 进行左移 N位，在进行与 M进行或运算，由于 0|0 = 0；0|1 = 1；所以，低位是不会改变的。
result = M | (1<<N);
将指定数M的二进制数第N位设置为0：
方法：通过与运算以及位移运算，将1 进行左移N位再取反或-1,然后与上M
result = M & ~(1<<N) 或者 result = M & ((1<<M) -1);
接下来我们进入一个简单的算法阶段：
问题：给定一个整型数组，求这个数组中的第二大元素？
可能很多同学第一眼看到这个有点懵，一想平时都是求数组中的最大的那个，怎么求第二大呢，略一思索后，得到一个方案：我先对这个数组进行排序，然后还不是想取第几大就取第几大。OK，当然排序是来解决这个问题是可以的，但是确实有点问题复杂化了。
实际上我们可能只需要对数组进行一次遍历操作就OK了。（PS：当然肯定还有复杂度更低的方法，这里只是做一个简单举例说明）
/** * 求第二大元素 * @param data * @return */ public int max(int[] data){ int temp = data[0]; int max = data[0]; for (int i = 1; i < data.length; i++) { if(data[i]>temp){ max = temp; temp = data[i]; } else if(data[i] > max && data[i] != temp){ max = data[i]; } } return max; }
OK，上面的代码如果只是考虑求取第二大元素，当然也能勉强使用。但是我们写代码肯定是要考虑通用性的，那么如果问题换成求取整型数组中的第N大元素或者第N小问题，又该如何呢？
既然本篇将到了位运算，当然需要用到了，基本思路如下：
1、获取元素最大最小值
2、初始化一个二进制数空间用其每一位来标记数组中的一个数，存在（1）、不存在（0）
3、通过遍历数组进行二进制数每一位的的赋值
4、通过对二进制数求第N个不为0的位数，来获取第N大或第N小
/** * 求第N小 * @param data * @param index * @return */ public int minN(int[] data,int index){ int max,min; max = min = data[0]; //求最大最小值 for (int datum : data) { max = Math.max(max,datum); min = Math.min(min,datum); } //初始化标记空间 int bitSpace = 1<<(max - min +1); //遍历数组进行空间标记.标记过程就是将bitSpace中的响应位置值设置为1 for (int datum : data) { bitSpace |= 1<<(datum - min); } //获取bitSpace的index位置值 for (int i = 0; i < max-min+1; i++) { if((bitSpace & 1<<i) != 0){ index --; } if(index <= 0){ return i + min; } } return 0; }
以上程序就利用了二进制数据的的位运算来进行编程，利用二进制的 0 1，表示某个数据的存在与不存在。利用位运算进行二进制位的赋值、取值操作。
当然针对上述算法来说，还是又很多缺陷的。
比如：上述不能够针对同一值进行多次标记。
总结：数字的位运算操作在算法中一般的使用场景都是用来作为标记使用。针对上一问题，如果需要针对同一值进行多次标记，则可将bitSpace换成数组（所占空间更大），但思想不变；再比如大名鼎鼎的布隆过滤器，也是标记。
》》》如有不当之处，欢迎批评指正。
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原文地址：https://www.cnblogs.com/funmans/p/11406553.html
