位运算获取、去除二进制中最右边的1


在做位运算相关算法题时,经常需要我们提取二进制最右边的一位1,接下来我们就讲讲关于二进制最右边一位1的操作

获取二进制中最右边的1

也叫lowbit算法
x&(-x)

就是这么简洁,就能实现获取到二进制中最右边的 1,且其它位设置为 0。

原因:
首先在补码表示法中,负数的补码 = 取反 +1,这个都知道,但你可能没发现:
取反后:最右边的 0 的位置对应于 最右边的 1 的位置,
而取反后 +1 ,则会把该位的1往前进位(同时该位也会恢复为0),直到遇到第一个0停止,并把此位置为1,而第一个0就恰恰对应第一个1。
所以负数的补码则相当于将最右边的 1 的左边的所有位取反。

如图

到这已经很显然了,x 和 −x 只有一个共同点:最右边的 1。
(其实这么说是不严谨的,因为最右边的1起,该位右边的0也是相同的,只是对操作没影响)

因此 x & (-x) 将保留最右边的 1。并将其他的位设置为 0。

去除二进制中最右边的1

x & (x - 1)

同样是这么简洁,就可以将最右边的 1 设置为 0。

(x - 1)代表了将 x 最右边的 1 设置为 0,并且将较低位设置为 1。
也不难理解, x-1 等价于 x + (-1) , 而 -1二进制就是111…11,所以低位的0自然也设置成1了,那最右边的1也设置为0,往前进位的过程则是没规律的。

再使用与运算:则 x 最右边的 1 就会被设置为 0。
(严谨地说,该操作结果是最右边的1该位起(包括该位)的右边的低位全部设置为0,但因为这些低位原本就是0,所以该结论描述也是正确的)

如图

附:其实笔者觉得理解是不难的,难就难在没见过,就不会去这么想,新的知识又增加了!位运算牛P。


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