位循環移位

Question

我目前正在學習按位運算，我的任務是對 4 位整數進行左旋轉。

我的 4 位左旋轉代碼是

private static int BITS_IN_INTEGER = 4;

private static int leftRotate(int x, int n) {
  return (x << n) | (x >> (BITS_IN_INTEGER - n));
}

我想進行 4 位循環移位以在旋轉后保持 4 位，但似乎無法理解它是如何工作的。

示例：10 (1010) 向左旋轉 1 位后將得到 5 (0101)，但它給我的值是 21，這比我的 4 位多。

任何幫助我理解這個問題的幫助將不勝感激！

Answer 1

如果我理解正確的話，你想

• 使用BITS_IN_INTEGER模擬整數，而不是 32 位。
• 對這樣的模擬整數進行旋轉

目前您可以進行旋轉，但不屬於模擬 int 的實際 int 的高位可能會以 0 以外的其他形式結束。示例：

intput x
0000 0000  0000 0000  0000 0000  0000 1100
                                     |____|___, emulated int
result of rotating left by n=2       |    |
0000 0000  0000 0000  0000 0000  0011 0011

如我們所見，我們所要做的就是將模擬 int 之上的位（即 32 - BITS_IN_INTEGER高位）設置為零。 為此，我們使用邏輯“與” ( & )。 我們需要一個掩碼，在我們想要設置為零的位上有0 （任何東西& 0總是 0），在我們想要保留的位上有一個1 （任何東西& 1總是任何東西）。

  0...0  0011 0011  ←  the result from before
& 0...0  0000 1111  ←  a mask
——————————————————
  0...0  0000 0011  ←  the masked result where unused bits are 0

要使用BITS_IN_INTEGER生成0...01...1形式的掩碼，我們可以使用(1 << BITS_IN_INTEGER) - 1 1 - 1將10000轉換為01111 。

static int BITS_IN_INTEGER = 4;
static int INTEGER_MASK = (1 << BITS_IN_INTEGER) - 1;

static int leftRotate(int x, int n) {
  return INTEGER_MASK & ((x << n) | (x >>> (BITS_IN_INTEGER - n)));
}

Answer 2

這是leftRotate()和rightRotate()的javascript實現，基於上述來自Socowi的回答（謝謝！）

我需要模擬一個在左（逆時針）和右（順時針）方向都旋轉 90º 的簡單指南針（不是真正的指南針，只是一個有趣的問題）。

因此，我沒有通過存儲先前的方向並使用 * if / else * 或 * switch * 來弄亂代碼，而是想出了一個想法，即循環移位或位旋轉會更加干凈、高效和優雅課程。

但是，我在將掩碼限制為 4 位方面遇到了同樣的問題。 多虧了上述解決方案，我才能夠做到； ;)

所以假設如下：

 - North = 1 = 0001
 - West  = 2 = 0010
 - South = 4 = 0100
 - East  = 8 = 1000

當我需要從北轉 90º 到 -> 西時，我調用leftRotate()等等，直到我再次到達同一點（北）。

這同樣適用於反向，如果從北向東轉 90º，我調用rightRotate() ，然后再次向南轉，依此類推。

摘錄如下，希望對你有幫助：

 const BITS_IN_INTEGER = 4; const INTEGER_MASK = (1 << BITS_IN_INTEGER) - 1; // this function rotates to left (counter clockwise) 1,2,4,8...1,2,4,8 function leftRotate(x, n) { return INTEGER_MASK & ((x << n) | (x >>> (BITS_IN_INTEGER - n))); } // this function rotates to right (clockwise) 1,8,4,2...1,8,4,2 function rightRotate(x, n) { return INTEGER_MASK & ((x << (BITS_IN_INTEGER - n)) | (x >>> n)); } // Lets rotate: console.log('--- Rotate to left (counter clockwise) 1,2,4,8...1,2,4,8...1:') let value = 1; for (let i = 0; i < 8; i++) { console.log(value); value = leftRotate(value, 1); } console.log('-- Rotate to right (counter clockwise) 1,8,4,2...1,8,4,2...1:') for (let i = 0; i < 8; i++) { console.log(value); value = rightRotate(value, 1); }