Sissejuhatus bitmanipulatsiooni
Tavaliselt töötab programmeerija selliste andmetüüpide muutujatega nagu int, float, double, String või selliste kogudega nagu Array, List, ArrayList ja nii edasi. Mõnel juhul peavad programmeerijad andmete eraldamiseks ja nendega manipuleerimiseks minema palju sügavamale baiti ja biti tasemel olevatesse andmetesse. Sellised keeled nagu Java ja C # võimaldavad teil manipuleerida andmetega bititasandil, mis tähendab, et teil on juurdepääs kindlale bitile baiti. Selles teemas õpime tundma Java manipuleerimist bitiga.
Biti manipuleerimine on sageli vajalik andmete pakkimise ja andmete krüptimisega töötamisel, kus programmeerijal on vaja algsete andmete kodeerimiseks, dekodeerimiseks või tihendamiseks andmeid eraldada bititasemel. Biti manipuleerimise jaoks on palju muid rakendusi, mida näeme selles artiklis hiljem.
Java toetab biti tasemel toimingute tegemiseks 3-bitist nihet ja 4 bitti operaatorit. Neid operaatoreid saab kasutada integraaltüüpidel (int, lühike, pikk ja bait), et toiminguid bititasandil teostada.
Java Bitwise ja Bitshift operaatorid
| Operaator | Kirjeldus |
| & | Bitwise JA |
| | | Bitwise VÕI |
| ~ | Bitwise täiendus |
| << | Vasak Shift |
| >> | Parem vahetus |
| ^ | Bitwise XOR |
| >>> | Allkirjastamata parempoolne vahetus |
Java-vormingus bitimanipulatsiooni operaatorid
vaatame operaatoreid üksikasjalikumalt
1) bittiliselt VÕI
See on binaarne operaator, mis võtab 2 operandit ja mida tähistatakse sümboliga “| “. Bituaarne operaator võrdleb kahe operandi vastavaid bitte. Kui mõni operandibit on 1, siis väljund on 1, kui mitte, siis on see 0.
Näide
15 = 00001111 (In Binary)
27 = 00011011 (In Binary)
Bitwise OR Operation of 15 and 27
00001111
| 00011011
________
00011111 = 31 (In decimal)
Java programm
class BitwiseOR (
public static void main(String() args) (
int operand1 = 15, operand2 = 27, output
output= operand1 | operand2;
System.out.println(output);
)
)
Väljund: 31
2) bittiliselt JA
See on ka bittide operaator, mis võtab 2 operandit ja mida tähistatakse sümboliga “&”. bitikiirusega operaator võrdleb kahe operandi vastavaid bitte. Kui mõlemad operandi bitid on 1, siis on väljund 1, vastasel juhul 0.
Näide
15 = 00001111 (In Binary)
27 = 00011011 (In Binary)
Bitwise AND Operation of 15 and 27
00001111
| 00011011
________
00001011 = 11 (In decimal)
Java programm
class BitwiseAND (
public static void main(String() args) (
int operand1 = 15, operand2 = 27, output
output= operand1 & operand2;
System.out.println(output);
)
)
Väljund: 11
3) Bitwise täiendus
Erinevalt kahest muust operaatorist, kellest me seni arutanud oleme, võtab see ainult ühe operandi ja on tähistatud sümboliga “~”. See operaator pöörab operandi bitti ümber. Kui operandibit on 0, teisendab see selle väärtuseks 1 ja vastupidi.
Näide
15 = 00001111 (In Binary)
Bitwise complement Operation of 15
~ 00001111
________
11110000 = 240 (In decimal)
Java programm
class BitwiseComplement (
public static void main(String() args) (
int operand= 15, output;
output= ~operand;
System.out.println(output);
)
)
Väljund: -16
Märkus: Java programmi käivitamisel saate väljundina 240 asemel -16, kuna kompilaator näitab selle numbri 2 komplementaare, st kahendarvu negatiivset ettekujutust.
Mistahes arvu 2 komplement on võrdne - (n + 1), kus n on arv, mille 2 komplement arvutatakse. Meie puhul on operandi 15 2 komplement -16, mis on ka programmi väljund.
4) Bitwise XOR
Bitwise XOR on binaarne operaator, mis võtab 2 operandit ja tähistab sümboliga “^”. see operaator võrdleb kahe operandi vastavaid bitte. Kui kahe operandi vastavad bitid on erinevad, annab see väljundina 1 muu 0.
Bitwise XOR operaator on samaväärne (Bitwise OR + Bitwise Complement)
Näide
15 = 00001111 (In Binary)
27 = 00011011 (In Binary)
Bitwise XOR Operation of 15 and 27
00001111
00011011
________
00010100 = 20 (In decimal)
Java programm
class BitwiseXor (
public static void main(String() args) (
int operand1= 15, operand2 = 27, output;
output = operand1 operand2;
System.out.println(output);
)
)
Väljund: 20
5) allkirjastatud vasakpoolne vahetus
Vasakpoolne nihe bittide kaupa nihutab bitti mustrit vasakule teatud arvu kordi, mis on määratud operandis. Vasakpoolse vahetuse operaatorit tähistatakse sümboliga <<<.
Näide
123 (In binary: 01111011)
123 << 1 evaluates to 246 (In binary: 011110110)
123 << 2 evaluates to 492 (In binary: 0111101100)
123 << 3 evaluates to 984 (In binary:01111011000)
Java programm
class LeftShiftOperator (
public static void main(String() args) (
int operand = 123;
System.out.println(operand << 1);
System.out.println(operand << 2);
System.out.println(operand << 3);
)
)
väljund: 246, 492, 984
6) allkirjastatud parempoolne vahetus
Allkirjastatud parempoolse käigu operaator töötab täpselt samamoodi nagu vasakpoolne vahetustega operaator, vaid see, et see lisab nullbitti, nihutatakse kõrge järjekorda.
Näide
123 (In binary: 01111011)
123 >> 1 evaluates to 61 (In binary: 00111101)
123 >> 2 evaluates to 30 (In binary: 00011110)
123 >> 3 evaluates to 15 (In binary:00001111)
Java programm
class RightShiftOperator (
public static void main(String() args) (
int operand = 123;
System.out.println(operand >> 1);
System.out.println(operand >> 2);
System.out.println(operand >> 3);
)
)
Väljund: 61, 30, 15
7) Allkirjastamata parempoolne nihutamine
Parempoolse nihkega operaator nihutab operandis määratud bittide arvu nulli vasakpoolsemasse asendisse.
Java programm
class UnSignedRightShiftOperator (
public static void main(String() args) (
int operand = 123;
System.out.println(operand >>> 1);
System.out.println(operand >>> 2);
System.out.println(operand >>> 3);
)
)
Väljund : 61, 30, 15
Järeldus - biti manipuleerimine Java-s
Nüüd, kui oleme jõudnud artikli lõppu, teeme kokkuvõtte, võttes kokku põhipunkti, mida selles artiklis oleme arutanud. Oleme näinud, mis on natuke manipuleerimine ja selle erinevad kasutusjuhud. Oleme õppinud ka erinevat tüüpi bittiliselt operaatoreid (bitiselt JA, bittiliselt VÕI, bitiliselt komplementaarselt ja bitwise XOR-i) ja bittide vahetuse operaatoreid (allkirjastatud vasakule nihutamise operaator, allkirjastatud parempoolse käigu operaator ja allkirjastamata paremale nihutamise operaatorid) koos näite ja näidisega Java-programm, mis selgitab üksikuid operaatoreid.
Soovitatavad artiklid
See on Java-tüüpi bitimanipulatsiooni juhend. Siin käsitleme üksikasjalikult Java Bitwise ja Bitshift operaatoreid koos näidete ja Java programmidega ning nende väljundiga. Lisateabe saamiseks võite vaadata ka järgmist artiklit -
- Mis on Java liides?
- Java tööriistad
- Pythoni raamid
- Boole'i operaatorid Java-s