用Java語言中的二進制表示整數

Question

這是問題所在：

您將獲得2個32位數字N和M，以及兩個位置i和j。 編寫一種方法來將N中i和j之間的所有位設置為等於M（例如，在位於i處並從j開始時，M成為N的子串）

例如：輸入：int N = 10000000000，M = 10101，i = 2，j = 6; 輸出：int N = 10001010100

我的解決方案：

step 1: compose one mask to clear sets from i to j in N 
 mask=   ( ( ( ((1<<(31-j))-1) << (j-i+1) ) + 1 ) << i  ) - 1 
 for the example, we have 
       mask= 11...10000011
step 2: 
      (N & mask) | (M<<i)

問題：實現該算法的方便數據類型是什么？ 例如，我們在C中具有int n = 0x100000，因此我們可以在n上應用按位運算符。 在Java中，我們有BitSet類，它具有清晰的set方法，但不支持左/右移位運算符； 如果我們使用int，則它支持左/右移位，但是沒有二進制表示（我不是在談論二進制字符串表示），實現此目的的最佳方法是什么？

Java中的代碼（閱讀所有注釋后）：

int x = Integer.parseInt("10000000000",2);
int x = Integer.parseInt("10101",2);
int i = 2, j = 6;
public static int F(int x, int y, int i, int j){
int mask = (-1<<(j+1)) | (-1>>>(32-i));
return (mask & x ) | (y<<i);   
}        

Answer 1

按位運算符| ， & ， ^和~以及十六進制文字（ 0x1010 ）在Java中都可用

如果該約束保持不變，則int 32位數字int將是有效的數據類型

順便說一句

mask = (-1<<j)|(-1>>>(32-i));

是面罩的結構稍微清晰一點

Answer 2

Java的int具有您所需的所有操作。 我還不太了解您的問題（現在太累了），所以我不會給您完整的答案，只是一些提示。 （如果需要，我會在稍后進行修改。）

• 這是連續的j個： (1 << j)-1 。
• 這是連續j個，后跟i零： ((1 << j) - 1) << i 。
• 這是一個位掩碼，它屏蔽了x中間的j位置： x & ~(((1 << j) - 1) << i) 。

嘗試使用Integer.toBinaryString()查看結果。 （對於負值或太大的值，它們也可能給出奇怪的結果。）

Answer 3

我認為您誤解了Java的工作原理。 所有值均表示為“一系列位”，其中包括整數和多頭。

根據您的問題，一個粗略的解決方案是：

public static int applyBits(int N, int M, int i, int j) {
  M = M << i; // Will truncate left-most bits if too big

  // Assuming j > i
  for(int loopVar = i; loopVar < j; loopVar++) {
    int bitToApply = 1 << loopVar;
    // Set the bit in N to 0
    N = N & ~bitToApply;
    // Apply the bit if M has it set.
    N = (M & bitToApply) | N;
  }

  return N;
}

我的假設是：

• i是N中設置的最右邊（最低有效）位。
• M的最右邊的位從右邊映射到N的第i位。
• 過早的優化是萬惡之源-這就是O（ji）。 如果像問題中那樣使用復雜的掩碼，則可以在O（1）中進行操作，但是它的可讀性不高，可讀代碼比有效代碼重要的時間是97％。