零、本讲学习目标

理解位运算的含义
掌握位运算的使用

一、位运算符概念

位运算符是针对二进制数的每一位进行运算的符号，它专门针对数字0和1进行操作。

二、位运算符使用

（一）分类说明表

运算符	运算	范例	结果
&	按位与	a & b	a和b每一位进行“与”操作后的结果
\|	按位或	a \| b	a和b每一位进行“或”操作后的结果
~	取反	~ a	a的每一位进行“非”操作后的结果
^	按位异或	a ^ b	a和b每一位进行“异或”操作后的结果
<<	左移	a << b	将a左移b位，右边空位用0填充
>>	右移	a >> b	将a右移b位，丢弃被移出位，左边最高位用0或1填充
>>>	无符号右移	a >>> b	将a右移b位，丢弃被移出位，左边最高位用0填充

按位与运算真值表

&	0	1
0	0	0
1	0	1

按位或运算真值表

\|	0	1
0	0	1
1	1	1

按位异或运算真值表

^	0	1
0	0	1
1	1	0

取反运算真值表

~	0	1
	1	0

（二）注意事项

位运算符本质都是针对二进制数0和1进行运算的，在使用位运算符时，都会先将操作数转换成二进制数的形式进行位运算，然后将得到的结果再转换成想要的进制数。其中，1表示true，0表示false。

（三）案例演示

1、按位与

在这里插入图片描述

2、按位或

在这里插入图片描述

3、逐位取反

在这里插入图片描述

4、按位异或

在这里插入图片描述

5、左移

在这里插入图片描述

6、右移

在这里插入图片描述

7、无符号右移

在这里插入图片描述

8、演示各种位运算

在这里插入图片描述

package net.hw.lesson05;

/**
 * 功能：演示位运算
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年3月22日
 */
public class Example509 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 0b00000110;
        int b = 0b00001011;
        // 按位与
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a) + " & " + Integer.toBinaryString(b) + " = " + Integer.toBinaryString(a & b));
        // 按位或
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a) + " ! " + Integer.toBinaryString(b) + " = " + Integer.toBinaryString(a | b));
        // 逐位取反
        System.out.println("~" + Integer.toBinaryString(a) + " = " + Integer.toBinaryString(~a));
        // 按位异或
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a) + " ^ " + Integer.toBinaryString(b) + " = " + Integer.toBinaryString(a ^ b));
        // 左移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(b) + " << 1 = " + Integer.toBinaryString(b << 1));
        // 右移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(b) + " >> 1 = " + Integer.toBinaryString(b >> 1));
        // 无符号右移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(b) + " >>> 1 = " + Integer.toBinaryString(b >>> 1));
    }
}

运行程序，查看结果

9、演示右移与无符号右移的区别

如何才能体现出右移与无符号右移的区别呢？
在这里插入图片描述

package net.hw.lesson05;

/**
 * 功能：演示右移与无符号右移的区别
 * 作者：华卫
 * 日期：2020年3月22日
 */
public class Example510 {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 0b00000111111111111111111111111001;  // 正数
        int b = 0b10000111111111111111111111111001;  // 负数

        // 右移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a) + " >> 1 = " + Integer.toBinaryString(a >> 1));
        // 无符号右移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(a) + " >>> 1 = " + Integer.toBinaryString(a >>> 1));
        // 右移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(b) + " >> 1 = " + Integer.toBinaryString(b >> 1));
        // 无符号右移
        System.out.println(Integer.toBinaryString(b) + " >>> 1 = " + Integer.toBinaryString(b >>> 1));
    }
}

运行程序，结果如下：
在这里插入图片描述
最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。
对于正数而言，右移与无符号右移结果相同。
对于负数而言，右移与无符号右移结果不同。

（四）课堂练习

编程计算下列位运算结果

1、23 & 34
2、23 | 34
3、23 ^ 34
4、~23
5、32 >> 2
6、-32 >> 2
7、32 >>> 2
8、-32 >>> 2
9、4 << 3

在这里插入图片描述
大家可以对照一下Python的位运算：

大家可以看到，Python里除了没有无符号右移运算符之外，其余位运算符跟Java完全一样。