学习-Java位运算之移位运算

第1关：学习-Java位运算之移位运算

• 任务描述
• 相关知识
  • 移位运算
    • 左移 << 位运算符
    • 右移 >> 位运算符
    • 无符号右移 >>> 运算符
• 编程要求
• 测试说明

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。

测试说明

平台将使用测试集运行你编写的程序代码，若全部的运行结果正确，则通关。 可在右侧“测试结果”区查看具体的测试集详情。

开始你的任务吧，祝你成功！

/**
 * 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
    for(int i=-20;i<=20;i++){
    	// 第二步：判断该值属于哪个区间，进行相应的运算
		if( (i>=-20)&&(i<=-11) ){
            System.out.print("将" + i + "经过<<运算符向左移动2位后的结果为");
            System.out.println(i << 2);
        }else
        if( (i>=-10)&&(i<=9) ){
            System.out.print("将" + i + "经过>>>运算符向右移动1位后的结果为");
            System.out.println(i >>> 1);
        }else
        if( (i>=10)&&(i<=20) ){
            System.out.print("将" + i + "经过>>运算符向右移动3位后的结果为");
            System.out.println(i >> 3);
        }


    }
        /********** End **********/

    }
}