学习-Java位运算之移位运算

任务描述

本关任务:

  1. 将 -20 到 -11 中的整数经过 << 运算符向左移动 2 位(包括 -20 和 -11);

  2. 将 -10 到 9 中的整数经过 >>> 运算符向右移动 1 位(包括 -10 和 9);

  3. 将 10 到 20 中的整数经过 >> 运算符向右移动 3 位(包括 10 和 20);

  4. 将上述结果依次输出(顺序为从 -20 到 10)。

输出例子:将-20经过<<运算符向左移动2位后的结果为-80

相关知识

为了完成本关任务,你需要掌握:几种移位运算符的使用。

移位运算

移位运算符在程序设计中,是位操作运算符的一种。移位运算符可以在二进制的基础上对数字进行平移。移位运算符有左移 <<,右移 >>,无符号右移 >>> 这几种。

左移 << 位运算符

运算规则:按二进制形式把所有的数字向左移动对应的位数,高位移出(舍弃),低位的空位补零。

首先来看它在 Java 中的使用:

 
 
  1. int a = 10;
  2. System.out.print(a << 2);// 将变量a的二进制的值向左移动两位

执行结果:

 
 
  1. 40

为什么是 40 呢,我来为大家解释一下。

首先我们先将 a 的值转化为二进制的形式。

 
 
  1. 00000000000000000000000000001010 // a值的二进制

上面将变量 a 的二进制的值使用左移 << 位运算符向左移动两位,而根据它的使用规则可以看出,我们需要将最左边的两个数,也就是两个 0 给移除,后面的数字整体向左移两位,最右侧空出的两个位置用 0 补齐,那它的最后结果就应该是:

 
 
  1. 00000000000000000000000000001010 // a值的二进制
  2. 00000000000000000000000000101000 // 使用左移 << 位运算符向左移动两位后的二进制值

而 00000000000000000000000000101000 的十进制形式就是 40 。

右移 >> 位运算符

运算规则:按二进制形式把所有的数字向右移动对应位移位数,低位移出(舍弃),高位的空位补符号位,即正数补零,负数补一。

首先来看它在 Java 中的使用:

 
 
  1. int a = -3;
  2. System.out.print(a >> 2);// 将变量a的二进制的值向右移动两位

执行结果:

 
 
  1. -1

为什么是 -1 呢,我来为大家解释一下。

正负整数在 Java 中以二进制补码形式表示,a 的值为 -3,所以 a 的二进制形式为:

 
 
  1. 11111111111111111111111111111101 // a值的二进制

注意:负数最高位取1,正数取0,关于补码的相关知识可自行了解,本课程不负责讲解。

上面将变量 a 的二进制的值使用右移 >> 位运算符向右移动两位,而根据它的使用规则可以看出,我们需要将最后两位的两个数,也就是 0 和 1 给移除,前面的数字整体向后退两位,前面空出的两个位置用符号位补齐,也就是如果这个数是正数,就补 0,负数的话就补 1,而这里 a 的值为负数,那它的最后结果就应该是:

 
 
  1. 11111111111111111111111111111101 // a值的二进制
  2. 11111111111111111111111111111111 // 使用右移 >> 位运算符向右移动两位后的二进制值

11111111111111111111111111111111 的十进制形式是 -1,故 -3 右移两位的结果是 -1。

无符号右移 >>> 运算符

运算规则:与右移 >> 位运算符的移动方向相同,区别是在移动后空出的高为上补 0,即不考虑被移动整数的正负情况,只使用 0 进行补位。

首先来看它在 Java 中的使用:

 
 
  1. int a = -3;
  2. System.out.print(a >>> 2);// 将变量a的二进制的值向右移动两位

执行结果:

 
 
  1. 1073741823

为什么是 1073741823 呢,我来为大家解释一下。

首先我们先将 a 的值转化为二进制的形式。

 
 
  1. 11111111111111111111111111111101 // a值的二进制

上面将变量 a 的二进制的值使用无符号右移 >>> 位运算符向右移动两位,而根据它的使用规则可以看出,我们需要将最后两位的两个数,也就是 0 和 1 给移除,前面的数字整体向后退两位,前面空出的两个位置用两个 0 补齐,那它的最后结果就应该是:

 
 
  1. 11111111111111111111111111111101 // a值的二进制
  2. 00111111111111111111111111111111 // 使用无符号右移 >>> 位运算符向右移动两位后的二进制值

而 00111111111111111111111111111111 的十进制形式就是 1073741823 。

编程要求

仔细阅读右侧编辑区内给出的代码框架及注释,按照提示编写程序代码。


/**
 * 任务:对-20到20的数字按照要求进行运算。
 * 类名为:BitwiseOperation
 */

public class BitwiseOperation {
    public static void main(String[] args) {
    	
        // 请在下面的Begin-End之间按照注释中给出的提示编写正确的代码
        /********** Begin **********/
    	
        // 第一步:定义一个 for 循环,设置起始值
        // 第二步:判断该值属于哪个区间,进行相应的运算
        for(int i=-20;i<=20;i++){
            if(i>=-20&&i<=-11){
                System.out.printf("将%d经过<<运算符向左移动2位后的结果为%d\n",i,i<<2);
            }
            else if(i>=-10&&i<=9){
                System.out.printf("将%d经过>>>运算符向右移动1位后的结果为%d\n",i,i>>>1);
            }
            else if(i>=10&&i<=20){
                System.out.printf("将%d经过>>运算符向右移动3位后的结果为%d\n",i,i>>3);
            }
        }

        /********** End **********/

    }
}

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