位算法的效率有多快我就不說，不信你可以去用 10 億個數據模擬一下，今天給大家講一講位運算的一些經典例子。不過，最重要的不是看懂了這些例子就好，而是要在以後多去運用位運算這些技巧，當然，採用位運算，也是可以裝逼的，不信，你往下看。我會從最簡單的講起，一道比一道難度遞增，不過居然是講技巧，那麼也不會太難，相信你分分鐘看懂。
判斷奇偶數
判斷一個數是基於還是偶數，相信很多人都做過，一般的做法的代碼如下
-
if( n % 2) == 01 -
// n 是個奇數 -
} -
複製代碼
如果把 n 以二進制的形式展示的話，其實我們只需要判斷最後一個二進制位是 1 還是 0 就行了，如果是 1 的話，代表是奇數，如果是 0 則代表是偶數，所以採用位運算的方式的話，代碼如下：
-
if(n & 1 == 1){ -
// n 是個奇數。 -
} -
複製代碼
有人可能會說，我們寫成 n % 2 的形式，編譯器也會自動幫我們優化成位運算啊，這個確實，有些編譯器確實會自動幫我們優化。但是，我們自己能夠採用位運算的形式寫出來，當然更好了。別人看到你的代碼，我靠，牛逼啊。無形中還能裝下逼，是不是。當然，時間效率也快很多，不信你去測試測試。
2、交換兩個數
交換兩個數相信很多人天天寫過，我也相信你每次都會使用一個額外來變量來輔助交換，例如，我們要交換 x 與 y 值，傳統代碼如下：
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int tmp = x; -
x = y; -
y = tmp; -
複製代碼
這樣寫有問題嗎？沒問題，通俗易懂，萬一哪天有人要爲難你，**不允許你使用額外的輔助變量來完成交換呢？**你還別說，有人面試確實被問過，這個時候，位運算大法就來了。代碼如下：
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x = x ^ y // （1） -
y = x ^ y // （2） -
x = x ^ y // （3） -
複製代碼
我靠，牛逼！三個都是 x ^ y，就莫名交換成功了。在此我解釋下吧，我們知道，兩個相同的數異或之後結果會等於 0，即 n ^ n = 0。並且任何數與 0 異或等於它本身，即 n ^ 0 = n。所以，解釋如下：
把（1）中的 x 帶入 （2）中的 x，有
y = x^y = (x^y)^y = x^(y^y) = x^0 = x。 x 的值成功賦給了 y。
對於（3）,推導如下：
x = x^y = (x^y)^x = (x^x)^y = 0^y = y。
這裏解釋一下，異或運算支持運算的交換律和結合律哦。
以後你要是別人看不懂你的代碼，逼格裝高點，就可以在代碼裏面採用這樣的公式來交換兩個變量的值了，被打了不要找我。
講這個呢，是想告訴你位運算的強大，讓你以後能夠更多着去利用位運算去解決一些問題，一時之間學不會也沒事，看多了就學會了，不信？繼續往下看，下面的這幾道題，也是非常常見的，可能你之前也都做過。
3、找出沒有重複的數
給你一組整型數據，這些數據中，其中有一個數只出現了一次，其他的數都出現了兩次，讓你來找出一個數 。
這道題可能很多人會用一個哈希表來存儲，每次存儲的時候，記錄 某個數出現的次數，最後再遍歷哈希表，看看哪個數只出現了一次。這種方法的時間複雜度爲 O(n)，空間複雜度也爲 O(n)了。
然而我想告訴你的是，採用位運算來做，絕對高逼格！
我們剛纔說過，兩個相同的數異或的結果是 0，一個數和 0 異或的結果是它本身，所以我們把這一組整型全部異或一下，例如這組數據是：1， 2， 3， 4， 5， 1， 2， 3， 4。其中 5 只出現了一次，其他都出現了兩次，把他們全部異或一下，結果如下：
由於異或支持交換律和結合律，所以:
1^2^3^4^5^1^2^3^4 = （1^1)^(2^2)^(3^3)^(4^4)^5= 0^0^0^0^5 = 5。
也就是說，那些出現了兩次的數異或之後會變成0，那個出現一次的數，和 0 異或之後就等於它本身。就問這個解法牛不牛逼？所以代碼如下
-
int find(int[] arr){ -
int tmp = arr[0]; -
for(int i = 1;i < arr.length; i++){ -
tmp = tmp ^ arr[i]; -
} -
return tmp; -
} -
複製代碼
時間複雜度爲 O(n)，空間複雜度爲 O(1)，而且看起來很牛逼。
4、3的n次方
如果讓你求解 3 的 n 次方，並且不能使用系統自帶的 pow 函數，你會怎麼做呢？這還不簡單，連續讓 n 個 3 相乘就行了，代碼如下：
-
int pow(int n){ -
int tmp = 1; -
for(int i = 1; i <= n; i++) { -
tmp = tmp * 3; -
} -
return tmp; -
} -
複製代碼
不過你要是這樣做的話，我只能呵呵，時間複雜度爲 O(n) 了，怕是小學生都會！如果讓你用位運算來做，你會怎麼做呢？
我舉個例子吧，例如 n = 13，則 n 的二進制表示爲 1101, 那麼 3 的 13 次方可以拆解爲:
3^1101 = 3^0001 * 3^0100 * 3^1000。
我們可以通過 & 1和 >>1 來逐位讀取 1101，爲1時將該位代表的乘數累乘到最終結果。直接看代碼吧，反而容易理解：
-
int pow(int n){ -
int sum = 1; -
int tmp = 3; -
while(n != 0){ -
if(n & 1 == 1){ -
sum *= tmp; -
} -
tmp *= tmp; -
n = n >> 1; -
} -
return sum; -
} -
複製代碼
時間複雜度近爲 O(logn)，而且看起來很牛逼。
這裏說一下，位運算很多情況下都是很二進制扯上關係的，所以我們要判斷是否是否位運算，很多情況下都會把他們拆分成二進制，然後觀察特性，或者就是利用與，或，異或的特性來觀察，總之，我覺得多看一些例子，加上自己多動手，就比較容易上手了。所以呢，繼續往下看，注意，先別看答案，先看看自己會不會做。
5、找出不大於N的最大的2的冪指數
傳統的做法就是讓 1 不斷着乘以 2，代碼如下：
-
int findN(int N){ -
int sum = 1; -
while(true){ -
if(sum * 2 > N){ -
return sum; -
} -
sum = sum * 2; -
} -
} -
複製代碼
這樣做的話，時間複雜度是 O(logn)，那如果改成位運算，該怎麼做呢？我剛纔說了，如果要弄成位運算的方式，很多時候我們把某個數拆成二進制，然後看看有哪些發現。這裏我舉個例子吧。
例如 N = 19，那麼轉換成二進制就是 00010011（這裏爲了方便，我採用8位的二進制來表示）。那麼我們要找的數就是，把二進制中最左邊的 1 保留，後面的 1 全部變爲 0。即我們的目標數是 00010000。那麼如何獲得這個數呢？相應解法如下：
1、找到最左邊的 1，然後把它右邊的所有 0 變成 1
2、把得到的數值加 1，可以得到 00100000即 00011111 + 1 = 00100000。
3、把 得到的 00100000 向右移動一位，即可得到 00010000，即 00100000 >> 1 = 00010000。
那麼問題來了，第一步中把最左邊 1 中後面的 0 轉化爲 1 該怎麼弄呢？我先給出代碼再解釋吧。下面這段代碼就可以把最左邊 1 中後面的 0 全部轉化爲 1，
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n |= n >> 1; -
n |= n >> 2; -
n |= n >> 4; -
複製代碼
就是通過把 n 右移並且做或運算即可得到。我解釋下吧，我們假設最左邊的 1 處於二進制位中的第 k 位(從左往右數),那麼把 n 右移一位之後，那麼得到的結果中第 k+1 位也必定爲 1,然後把 n 與右移後的結果做或運算，那麼得到的結果中第 k 和 第 k + 1 位必定是 1;同樣的道理，再次把 n 右移兩位，那麼得到的結果中第 k+2和第 k+3 位必定是 1,然後再次做或運算，那麼就能得到第 k, k+1, k+2, k+3 都是 1，如此往復下去....
最終的代碼如下
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int findN(int n){ -
n |= n >> 1; -
n |= n >> 2; -
n |= n >> 4; -
n |= n >> 8 // 整型一般是 32 位，上面我是假設 8 位。 -
return (n + 1) >> 1; -
} -
複製代碼
這種做法的時間複雜度近似 O(1)，重點是，高逼格。
總結
上面講了 5 道題，本來想寫十道的，發現五道就已經寫了好久了，，，，十道的話，怕你們也沒耐心寫完，而且一道比一道難的那種，，，，。
不過呢，我給出的這些例子中，並不是讓你們學會了這些題就 Ok，而且讓你們有一個意識：很多時候，位運算是個不錯的選擇，至少時間效率會快很多，而且高逼格，裝逼必備。所以呢，以後可以多嘗試去使用位運算哦，以後我會再給大家找些題來講講，遇到高逼格的，感覺很不錯的，就會拿來供大家學習了。
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