使用位运算&取余

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使用位运算&取余

2023-08-29 01:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

取余运算符为“%”。但在以前,CPU采用如下方法计算余数(注意,该方法只对2的N次方数系有效): X & (2^N - 1)

举个例子:

9 % 4 //因为4是2^2;所以可以使用位运算X & (2^N - 1)代替取余 = 9 & ( 4 - 1 ) = 9 & 3 = 1001 & 0011 = 0001 = 1

原理: 二进制数乘以2^n,相当于左移n位; 二进制数除以2^n,相当于右移n位; 任何二进制数和1的&操作,还是原来的二进制数

举个例子:

9 转换为二进制为 1001 1001 = 1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0 那么: 1001 * 2^1 = (1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0)* 2^1 = 2*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 2*2^0 = 2^4 + 0*2^3 + 0*2^2 + 1*2^1 + 0*2^0 = 10010 可知 1001*2,相当于将1001左移一位变成10010 1001 / 2^1 = (1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0)/ 2^1 = 1*2^2 + 0*2^1 + 0*2^0 = 100 可知 1001 / 2,相当于将1001右移一位变成100,而且可以知道右移出去的1就是1001 / 2的余数 任意一个数转换成二进制,我们可以分别将它二进制的每一位(1或者0)去乘以 2^n (这里的n从右边开始数依次为 0、1、2 ......) 我们用x表示一个普通的 n 位二进制数的每一位(这个 x 不需要去纠结,它可以是1也可以是0,只是这么表示,对结果没有什么影响),如下: xx...xx = x*2^(n-1) + x*2^(n-2) +...+ x*2^1 + x*2^0 这个数处以一个2^m次方 xx...xx / 2^m = ( x*2^(n-1) + x*2^(n-2) +...+ x*2^1 + x*2^0 ) / 2^m = x*2^(n-1-m) + x*2^(n-1-m) +... + x*2^(m-m) + x*2^(m-1-m) + ... + x*2^(0-m) x*2^(m-m) = x*2^0 ,这就是所得二进制数的最低位,而其后面的那些项x*2^(m-1-m) + ... + x*2^(0-m) 就是余数 这里相当于把 xx...xx 右移了 m 位,而移出去的那 m 位,就是余数(因为前面的都可以整除,后面的是不可以整除的,就是余数) 我们知道: 二进制的 2^m -1,总共有m+1位, 除了最高位 m+1 位为0,其余 m 位都为1 任何二进制数和1的&操作,原数都不变 那么: xx...xx & (2^m -1) 相当于取出了xx...xx 的低 m 位二进制数,也就是上面所说的右移出去的那m位数,也就是余数


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