Java中表示及操作二进制数的方法与格式
编辑：本站更新：2024-09-11 06:27:28人气：4275
在 Java 编程语言中，处理和操作二进制数据是一项基础且重要的能力。由于计算机底层硬件对信息的存储、传输均基于二进制形式，因此掌握如何高效地使用Java进行二进制数的操作是每个开发者必备技能之一。
1. **声明并初始化二进制常量**
在Java 7及其以后版本中引入了一种新的字面量语法来直接定义二进制数字。通过前缀`0b`或`0B`可以指定一个整型或者long类型为二进制：
int binaryNum = 0b101; // 值等于十进制5
long anotherBinary = 0B1101_1010L; //值等于十六进制DA（即218）
注意这里使用的下划线 `_ ` 是为了增强可读性而允许插入到数字之间的分隔符，并不会影响数值本身。
2. **转换成二进制表示字符串**
可以利用Integer类以及Long类提供的toString(radix)方法将其他基数的数据转化为对应的二进制字符串：
Integer number = 42;
String binString = Integer.toBinaryString(number); // 输出 "101010"
3. **位运算操作**
- AND(&): 对于两个位都为1，则结果为1；否则为0。
int bitwiseAndResult = numA & numB;
- OR(|): 如果任意一位为1则结果为1，全0才为0。
int bitwiseOrResult = numA | numB;
- XOR(^): 相同位置上如果两位不相同则是1，相同时为0。
int bitwiseXorResult = numA ^ numB;
- NOT(~): 单一变量取反操作，所有bit都会翻转(0变1, 1变0)
int bitwiseNotOfNumA = ~numA;
- 左移(`<<`)： 将数值的所有位向左移动指定位数，左边空出的位置补零，右边超出部分舍弃。
int leftShiftedValue = value << n;
- 右移 (`>>`, `>>>`) : 向右移动n个比特位。对于正数而言，“有符号”右移 (>>) 高位会补充原最高位的复制值("溢"出)，而对于“无符号”右移(>>>(逻辑右移))高位总是填充0。
int signedRightShift = positiveNumber >> n;
int unsignedRightShift = anyNumber >>> n;
4. **BitSet 类**
当需要更高级别或更大范围的二进制数组时，可以选择 java.util.BitSet 类。它是一个特殊类型的数组用来存放布尔元素，其内部实现就是一个动态大小的长整形数组。它可以方便高效的完成大量 bit 级别的操作如设置、清除、查询单个 Bit 或一段连续 Bits 的状态等任务。
import java.util.BitSet;
// 创建 BitSet 实例
BitSet bitsExample = new BitSet();
bitsExample.set(6); // 设置第7个索引处的bit为 true
boolean isSixthBitOn = bitsExample.get(6);
总的来说，在Java编程环境中，无论是基本内置类型还是工具类库都提供了丰富的方式来支持程序员便捷有效地操控二进制数据，这无疑增强了程序设计中的灵活性与效率。
1. **声明并初始化二进制常量**
在Java 7及其以后版本中引入了一种新的字面量语法来直接定义二进制数字。通过前缀`0b`或`0B`可以指定一个整型或者long类型为二进制：
java
int binaryNum = 0b101; // 值等于十进制5
long anotherBinary = 0B1101_1010L; //值等于十六进制DA（即218）
注意这里使用的下划线 `_ ` 是为了增强可读性而允许插入到数字之间的分隔符，并不会影响数值本身。
2. **转换成二进制表示字符串**
可以利用Integer类以及Long类提供的toString(radix)方法将其他基数的数据转化为对应的二进制字符串：
java
Integer number = 42;
String binString = Integer.toBinaryString(number); // 输出 "101010"
3. **位运算操作**
- AND(&): 对于两个位都为1，则结果为1；否则为0。
java
int bitwiseAndResult = numA & numB;
- OR(|): 如果任意一位为1则结果为1，全0才为0。
java
int bitwiseOrResult = numA | numB;
- XOR(^): 相同位置上如果两位不相同则是1，相同时为0。
java
int bitwiseXorResult = numA ^ numB;
- NOT(~): 单一变量取反操作，所有bit都会翻转(0变1, 1变0)
java
int bitwiseNotOfNumA = ~numA;
- 左移(`<<`)： 将数值的所有位向左移动指定位数，左边空出的位置补零，右边超出部分舍弃。
java
int leftShiftedValue = value << n;
- 右移 (`>>`, `>>>`) : 向右移动n个比特位。对于正数而言，“有符号”右移 (>>) 高位会补充原最高位的复制值("溢"出)，而对于“无符号”右移(>>>(逻辑右移))高位总是填充0。
java
int signedRightShift = positiveNumber >> n;
int unsignedRightShift = anyNumber >>> n;
4. **BitSet 类**
当需要更高级别或更大范围的二进制数组时，可以选择 java.util.BitSet 类。它是一个特殊类型的数组用来存放布尔元素，其内部实现就是一个动态大小的长整形数组。它可以方便高效的完成大量 bit 级别的操作如设置、清除、查询单个 Bit 或一段连续 Bits 的状态等任务。
java
import java.util.BitSet;
// 创建 BitSet 实例
BitSet bitsExample = new BitSet();
bitsExample.set(6); // 设置第7个索引处的bit为 true
boolean isSixthBitOn = bitsExample.get(6);
总的来说，在Java编程环境中，无论是基本内置类型还是工具类库都提供了丰富的方式来支持程序员便捷有效地操控二进制数据，这无疑增强了程序设计中的灵活性与效率。
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