二进制+位操作 总结

扒了几篇博文,都是一些不符合需求的,对于一个数学渣渣来说,说的太简洁是会要命的,自己总结一下我碰到过的二进制。

参考资料:https://jingyan.baidu.com/article/1612d5008ff5b7e20f1eee4c.html


位运算(位运算符用来对二进制位进行操作

  算术位运算:

   <1> 与:(and  / &);< 2> 或:(or  /  | );  <3> 非:( not  /  ~ )  <4>  异或:( xor )

  移位运算:

   <1> 算术左移: <<

   <2> 算术右移: >>

  用法及实例:

     指定两个数 A = 60(0011 1100); B = 13 (0000 1101)

  1. 按位与(&)

    对两个数进行操作,然后返回一个新的数,这个数的每个位都需要两个输入数的同一位都为1时才为1,如下图:

    (A & B) 结果为 12, 二进制为 0000 1100

    位运算符详解

  2. 按位或(|)

    比较两个数,然后返回一个新的数,这个数的每一位设置1的条件是两个输入数的同一位都不为0(即任意一个为1,或都为1),如下图:

    (A | B) 结果为 61, 二进制为 0011 1101

    位运算符详解

  3. 按位异或(^)

    比较两个数,然后返回一个数,这个数的每个位设为1的条件是两个输入数的同一位不同,如果相同就设为0,如下图:

    (A ^ B) 结果为 49, 二进制为 0011 0001

    位运算符详解

  4. 按位取反(~)

    对一个操作数的每一位都取反,如下图:

    (~A ) 结果为 -61, 二进制为 1100 0011

    位运算符详解

  5. 按位左移(<<)

    将操作数的所有位向左移动指定的位数。

    下图展示了11111111 << 1(11111111 左移一位)的结果。蓝色数字表示被移动位,灰色表示被丢弃位,空位用橙色的0填充。

    (A << 2)结果为 240, 二进制为 1111 0000

    位运算符详解

  6. 按位右移(<<)

    将操作数的所有位向又移动指定的位数。

    下图展示了11111111 >> 1(11111111 右移一位)的结果。蓝色数字表示被移动位,灰色表示被丢弃位,空位用橙色的0填充。

    A >> 2 结果为 15, 二进制为 0000 1111

    位运算符详解


带有二进制算法的程序

  1》求 m^n mod k =?

#include<stdio.h>
using namespace std;
int m,n,k;
int main(){
    scanf("%d%d%d",&m,&n,&k);
    int ans=1;
    for(;n;n>>=1,m=(long long)m*m%k)
        if(n&1)
            ans=(long long) ans*m%k;
    printf("%d\n",ans);
    return 0;
}

  关于这个小程序的详解:https://blog.csdn.net/sodacoco/article/details/81587705

  2》辗转相除法的二进制算法

    1--原来的gcd算法代码

int GCD(int x,int y){
    return y==0?x:GCD(y,a%b);
}

    2--二进制改进后的gcd算法

    原理:(原理大部分都是对的,看不懂就再看,想不通就拿数字验证,强势理解它的存在,--来自一个数渣儿的蒟蒻经验)

   如果想进一步提高GCD的效率,可以通过不断去除因子2来降低常数,这就是所谓的“二进制算法”。

    具体实现:

      若x=y,则GCD(x,y)=x,否则:

      A,若 x,y 均为偶数 , 则GCD(x,y)=GCD(x/2 , y/2 ) ;

      B,若x为偶数,y为奇数 , 则GCD(x,y)=GCD(x/2 , y) ;

      C,若x为奇数,y为偶数 , 则GCD(x,y)=GCD(x , y/2) ;

      D,若 x,y 均为奇数 , 则GCD(x,y)=GCD(x-y, y) ;

#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;
inline int GCD(int x,int y){
    int i,j;
    if(x==0)return y;
    if(y==0)return x;
    for(j=0;0==(x&1);++i) x>>=1;    //去掉所以的2
    for(j=0;0==(y&1);++j) y>>=1;    //去掉所有的2
    if(j<i) i=j;
    while(1){
        if(x<y) x^=y,y^=x,x^=y;     //若x<y交换x,y
        if(0==(x-=y)) return y<<i;
        //若x==y,gcd==x==y(就是在辗转相减,while(1)控制)
        while(0==(x&1))x>>=1;       //去掉所有的2
    }
}

int main(){
    int x,y;
    while(1){
        cin>>x>>y;
        cout<<GCD(x,y)<<endl;
    }
    return 0;
}

在原程序中插入一些cout,观察程序运行的具体方式(用乾隆的话说:盖满朕的大 cout 印 )

(不懂的童鞋可以酱紫强势看懂程序,只不过有些麻烦)

#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;
 
//递归输出二进制函数
void BinaryRecursion(int n)
{
    int a;
    a=n%2;
    n=n>>1;
    if (n==0);
    else
        BinaryRecursion(n);
    cout<<a;
}
 
inline int GCD(int x,int y){
 
cout<<"   ----------"<<endl;
cout<<"   x="<<x<<"   y="<<y<<endl;
 
    int i,j;
    if(x==0)return y;
    if(y==0)return x;
 
cout<<"   x去掉2之前="<<x<<"  二进制形式=";BinaryRecursion(x);cout<<endl;
 
    for(j=0;0==(x&1);++i) x>>=1;    //去掉所以的2
 
cout<<"   x去掉2之后="<<x<<"  二进制形式=";BinaryRecursion(x);cout<<endl;
 
cout<<"   y去掉2之前="<<y<<"  二进制形式=";BinaryRecursion(y);cout<<endl;
 
    for(j=0;0==(y&1);++j) y>>=1;    //去掉所有的2
 
cout<<"   y去掉2之后="<<y<<"  二进制形式=";BinaryRecursion(y);cout<<endl;
cout<<" i="<<i<<endl;
cout<<" j="<<j<<endl;
    if(j<i) i=j;
    while(1){
 
cout<<"   ==========="<<endl;
cout<<"   x="<<x<<"  y="<<y<<endl;
        if(x<y) x^=y,y^=x,x^=y;     //若x<y交换x,y
        if(0==(x-=y)) {
cout<<"y<<"<<i<<"="<<(y<<i)<<endl;
            return y<<i;
        }
        //若x==y,gcd==x==y(就是在辗转相减,while(1)控制)
        while(0==(x&1))x>>=1;       //去掉所有的2
    }
}
 
int main(){
    int x,y;
    while(1){
        cin>>x>>y;
        cout<<GCD(x,y)<<endl;
    }
    return 0;
}

  在此插播一条博客,c++输出二进制形式数字的几种算法:https://blog.csdn.net/sodacoco/article/details/81624915  ,上面的牛皮*的一块。

  以20,100 为例,运行结果:

这样结合上述原理,不说完全理解,实现过程应该明白的差不多了。


  暂且整理这两个程序,对于二进制兴致大发是因为最近做的 组合数 的题目,大意是,求1-n中,与k互质的数,大意是将k分解质因子,然后从1-n中去除,用到了容斥定理,这些都能理解,自己也想明白了,就是搞不懂该怎么代码实现,看题解,看一个,二进制实现,看一个,二进制实现,硬着头皮去请教大佬二进制,结果还是没怎么明白,大佬默默的说了一句,下面的题好多都是二进制实现的,稍微看了一下,都说二进制能够实现好多不好实现的算法,再看看。

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转载自blog.csdn.net/sodacoco/article/details/81623876