java 实现 按位异或_Java 按位异或的性质及其妙用

文章摘要：

1、按位异或，可以简单理解成：不进位加法。即：1+1=0；0+0=0；1+0 =1；

2、任何数和自己异或结果为零。

3、按位异或自反性。两次运算操作，可以将最后的结果还原。

4、任何数和0做异或值不变，和1异或结果为原操作数取反。

5、交换律。不使用中间变量，交换两个数。

一、按位异或具有自反性。即：对同一个数据，进行两次按位异或操作，等于数据本身。

int displayOptions = 0x1100;

int flag = 0x1001;

int result = displayOptions ^ flag;

System.out.println(Integer.toHexString(displayOptions)

+ ” ^ ” + Integer.toHexString(flag)

+ ” = ” + Integer.toHexString(result));

//第一次运算：1100 ^ 1001 = 0101

result = result ^ flag;

System.out.println(Integer.toHexString(displayOptions)

+ ” ^ ” + Integer.toHexString(flag)

+ ” = ” + Integer.toHexString(result));

// 第二次运算：0101 ^ 1001 = 1100(displayOptions)

//我们还可以直接使用如下的代码直接进行测试：

System.out.println(Integer.toHexString(displayOptions ^ flag ^ flag));

二、应用案例

场景：

大房子中有很多关闭的电灯，随机操作电灯开关，实时显示房间中电灯的状态，并允许一键关闭所有电灯。【只允许使用按位异或】

分析：

1、连续两次操作电灯开关，电灯将处于操作前状态。

2、关闭所有开关。任何数和自己异或结果为零。

实现：

1、定义“大房子”类。

lightFlags 标识房间全部电灯实时状态。

封装电灯操作方法以及一键关闭所有电灯的方法。

/**

* 1、按位运算操作应用。

* 2、走廊灯、厕所灯、厨房灯、主卧灯、次卧灯分别对应一个字段位

* 走廊灯=0000 0001

* 厕所灯=0000 0010

* 厨房灯=0000 0100

* 主卧灯=0000 1000

* 次卧灯=0001 0000

* @author DrodYoung

*/

static class 大房子{

private static final int 走廊灯 = (1 << 0); // 1{0000 0001}

private static final int 厕所灯 = (1 << 1); // 2{0000 0001}

private static final int 厨房灯 = (1 << 2); // 4{0000 0001}

private static final int 主卧灯 = (1 << 3); // 8{0000 0001}

private static final int 次卧灯 = (1 << 4); //16{0000 0001}

private static final int LIGHT_MASK = 走廊灯|

厕所灯|

厨房灯|

主卧灯|

次卧灯;

//lightFlags = 电灯状态标记字段。

private int lightFlags = 0;

private void 操作电灯开关(int flag){

lightFlags ^= flag;

}

//任何数和自己异或结果为零。

private void 让所有的灯关闭(){

操作电灯开关(lightFlags);

}

@Override

public String toString() {

return “房子中电灯状况：\n”

+”走廊灯=”+(((lightFlags&走廊灯)!=0)?”开”:”关”)+”\n”

+”厕所灯=”+(((lightFlags&厕所灯)!=0)?”开”:”关”)+”\n”

+”厨房灯=”+(((lightFlags&厨房灯)!=0)?”开”:”关”)+”\n”

+”主卧灯=”+(((lightFlags&主卧灯)!=0)?”开”:”关”)+”\n”

+”次卧灯=”+(((lightFlags&次卧灯)!=0)?”开”:”关”)+”\n”;

}

}

2、测试：

//1、初始化大房子对象

大房子 hourse = new 大房子();

System.out.println(hourse);

//2、操作厨房灯开关

hourse.操作电灯开关(大房子.厨房灯);

System.out.println(hourse);//厨房灯为【开】

//3、再次操作厨房灯开关

hourse.操作电灯开关(大房子.厨房灯);

System.out.println(hourse);//厨房灯为【关】

//4、依次操作主卧灯、次卧灯、走廊灯开关

hourse.操作电灯开关(大房子.主卧灯);

hourse.操作电灯开关(大房子.次卧灯);

hourse.操作电灯开关(大房子.走廊灯);

//5、一键关闭所有灯

hourse.让所有的灯关闭();

System.out.println(hourse);

三、总结：

妙用按位异或，可以让代码更加简洁、高效。本例演示了按位异或的自反性，异或还有其他妙用，我们可以总结如下：

1、按位异或，可以简单理解成：不进位加法。即：1+1=0；0+0=0；1+0 =1；

2、任何数和自己异或结果为零。

3、任何数和0做异或值不变，和1异或结果为原操作数取反。

4、交换律。不使用中间变量，交换两个数。

a=a^b;

b=a^b;

a=a^b;