轉自:http://www.cnblogs.com/dandingyy/archive/2012/10/29/2745570.html
^: 按位異或;&:按位與; | :按位或
計算機系統中,數值一律用補碼來表示:因爲補碼可以使符號位和數值位統一處理,同時可以使減法按照加法來處理。
對補碼做簡單介紹:數值編碼分爲原碼,反碼,補碼,符號位均爲0正1負。
原碼 -> 補碼: 數值位取反加1
補碼 -> 原碼: 對該補碼的數值位繼續 取反加1
補碼 的絕對值(稱爲真值):正數的真值就是本身,負數的真值是各位(包括符號位)取反加1(即變成原碼並把符號位取反).
b -> -b : 各位(包括符號位)取反加1
加法運算:將一個整數用二進制表示,其加法運算就是:相異(^)時,本位爲1,進位爲0;同爲1時本位爲0,進位爲1;同爲0時,本位進位均爲0.
所以,不計進位的和爲sum = a^b,進位就是arr = a&b,(與sum相加時先左移一位,因爲這是進位)。完成加法直到進位爲0.
減法運算:a-b = a+(-b) 根據補碼的特性,各位取反加1即可(注意得到的是相反數,不是該數的補碼,因爲符號位改變了)
(上面用二進制實現的加減法可以直接應用於負數)
乘法運算:原理上還是通過加法計算。將b個a相加,注意下面實際的代碼。
除法運算:除法運算是乘法的逆。看a最多能減去多少個b,
#include<iostream>
#include<cstdlib>
using namespace std;
//遞歸版本的加法實現
int Add(int a, int b)
{
return b ? Add(a^b, (a&b)<<1) : a;
/*
if(b)
return plus_rec(a^b, (a&b)<<1);
else
return a;
*/
}
//該爲迭代版本
int Add_iter(int a, int b)
{
int ans;
while(b)
{
ans = a^b;
b = (a&b)<<1;
a = ans;
}
return ans;
}
//求a的相反數:將各位取反加一
int negative(int a) //get -a
{
return Add(~a, 1);
}
int Minus(int a, int b)
{
return Add(a, negative(b));
}
//正數乘法
int Multi(int a, int b)
{
int ans = 0;
while(b)
{
if(b&1)
ans = Add(ans, a);
a = a << 1;
b = b >> 1;
}
return ans;
}
//正數除法
int Divide(int a, int b)
{
int coun = 0;
while(a >= b)
{
a = Minus(a, b);
coun = Add(coun, 1);
}
return coun;
}
//判斷是否是負數,0,正數
int isneg(int a)
{
return a & 0x8000;
}
int iszero(int a)
{
return !(a & 0xFFFF);
}
int ispos(int a)
{
return (a&0xFFFF) && !(a&0x8000);
}
//處理負數的乘法和除法
int My_Multi(int a, int b)
{
if(iszero(a) || iszero(b))
return 0;
if(isneg(a))
{
if(isneg(b))
return Multi(negative(a), negative(b));
else
return negative(Multi(negative(a), b));
}else if(isneg(b))
return negative(Multi(a, negative(b)));
else
return Multi(a, b);
}
int My_Divide(int a, int b)
{
if(iszero(b))
{
cout << "Error!" << endl;
exit(1);
}
if(iszero(a))
return 0;
if(isneg(a))
{
if(isneg(b))
return Divide(negative(a), negative(b));
else
return negative(Divide(negative(a), b));
}else if(isneg(b))
return negative(Divide(a, negative(b)));
else
return Divide(a, b);
}
int main(int argc, char **argv)
{
int a = 5;
int aa = -5;
int b = 3;
int bb = -3;
int c = 15;
cout << Add(a, b) << endl;
cout << Add(a, bb) << endl;
cout << Minus(a, b) << endl;
cout << Minus(b, a) << endl;
cout << Multi(a, b) << endl;
cout << My_Multi(aa, b) << endl;
cout << Divide(c, a) << endl;
return 0;
}