【C++】位运算bitset

2024-08-26 11:18

文章标签 c++ 运算 bitset

本文主要是介绍【C++】位运算bitset，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

C++ 位运算学习笔记

1. 位运算的基本概念

作用：位运算是对整数在二进制表示下的操作，包括按位与、按位或、按位异或、左移、右移等操作。
优势：位运算可以高效地进行一些数值操作，如位掩码、位计数等，提高程序的执行效率。
发展历程：位运算是计算机科学中的基础概念之一，在计算机领域有着广泛的应用。

示例代码：

#include <iostream>int main() {int a = 5; // 二进制表示为 0000 0101int b = 3; // 二进制表示为 0000 0011// 按位与（&）int result_and = a & b; // 0000 0001（二进制）= 1（十进制）std::cout << "Bitwise AND: " << result_and << std::endl;// 按位或（|）int result_or = a | b; // 0000 0111（二进制）= 7（十进制）std::cout << "Bitwise OR: " << result_or << std::endl;// 按位异或（^）int result_xor = a ^ b; // 0000 0110（二进制）= 6（十进制）std::cout << "Bitwise XOR: " << result_xor << std::endl;// 左移（<<）int result_left_shift = a << 1; // 0000 1010（二进制）= 10（十进制）std::cout << "Left shift: " << result_left_shift << std::endl;// 右移（>>）int result_right_shift = a >> 1; // 0000 0010（二进制）= 2（十进制）std::cout << "Right shift: " << result_right_shift << std::endl;return 0;
}

2. 位运算的应用场景

位掩码：使用位运算来设置和清除某些位，以实现状态标志的管理。
位计数：使用位运算来统计一个整数中二进制位中1的个数，常用于优化算法。
位解析：使用位运算来解析数据的各个字段，如网络协议中的数据帧解析。

示例代码：

#include <iostream>// 判断整数n的第pos位是否为1
bool isBitSet(int n, int pos) {return (n & (1 << pos)) != 0;
}// 设置整数n的第pos位为1
int setBit(int n, int pos) {return n | (1 << pos);
}// 清除整数n的第pos位为0
int clearBit(int n, int pos) {return n & (~(1 << pos));
}// 更新整数n的第pos位为val（0或1）
int updateBit(int n, int pos, int val) {return (n & ~(1 << pos)) | (val << pos);
}int main() {int num = 5; // 二进制表示为 0000 0101// 判断第2位是否为1std::cout << "Bit at position 2 is set: " << isBitSet(num, 2) << std::endl;// 将第3位设置为1num = setBit(num, 3); // 0000 1101std::cout << "After setting bit at position 3: " << num << std::endl;// 将第0位清除为0num = clearBit(num, 0); // 0000 1100std::cout << "After clearing bit at position 0: " << num << std::endl;// 更新第1位为0num = updateBit(num, 1, 0); // 0000 1000std::cout << "After updating bit at position 1 to 0: " << num << std::endl;return 0;
}

3. 位运算的使用技巧

使用位运算符代替乘除法：位移运算（左移和右移）可以代替乘除法进行数值的快速计算，提高效率。
逻辑运算和位运算的结合：通过逻辑运算（与、或、非）和位运算（左移、右移）相结合，实现复杂逻辑的快速计算。

示例代码：

#include <iostream>// 判断一个整数是否为2的幂
bool isPowerOfTwo(int n) {return n > 0 && (n & (n - 1)) == 0;
}// 计算2的幂次方
int powerOfTwo(int exp) {return 1 << exp; // 等价于 pow(2, exp)
}int main() {// 判断一个整数是否为2的幂std::cout << "Is 16 power of two? " << isPowerOfTwo(16) << std::endl; // 输出1// 计算2的幂次方std::cout << "2^5 = " << powerOfTwo(5) << std::endl; // 输出32return 0;
}