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java – 检索数字的比特

发布时间:2020-12-15 05:13:54 所属栏目:Java 来源:网络整理
导读:试图检索一些数字的位,例如下面字节11的标记位00001011, (byte) 11 1 6 5 但为什么结果是10而不是2? @编辑 为了制作下面的方法,@ Yassin Hajaj的解决方案似乎更可行. public byte getBits(byte b,int from,int to) { // from to inclusive return (byte) (b
试图检索一些数字的位,例如下面字节11的标记位00001011,

(byte) 11 >> 1 << 6 >> 5

但为什么结果是10而不是2?

@编辑

为了制作下面的方法,@ Yassin Hajaj的解决方案似乎更可行.

public byte getBits(byte b,int from,int to) { // from & to inclusive

  return (byte) (b >> from << (8 - (to - from + 1))) >> (8 - to - 1);
}

getBits((byte) 11,1,2); // => 2

或者更加普遍的@Andreas的提示,

public <T extends Number> long getBits(T n,int to) {

  return n.longValue() >>> from << (64 - (to - from + 1)) >>> (64 - to - 1);
}

getBits((byte) 11,2); // => 2

解决方法

TL; DR使用b& 6,例如(字节)(11& 6).请参阅最后的getBits()实现.

首先,将11转换为一个字节是没有意义的,因为>>运算符会将其强制转换回int值.

为了向您展示代码无效的原因,这里有一个显示所有中间步骤的程序:

public static void main(String[] args) {
    for (byte i = 0; i <= 16; i++) {
        int i1 = i >> 1;
        int i2 = i1 << 6;
        int i3 = i2 >> 5;
        System.out.printf("%3d %s -> %3d %s -> %3d %10s -> %3d %s%n",i,bin(i),i1,bin(i1),i2,bin(i2),i3,bin(i3));
    }
}
private static String bin(int value) {
    String s = Integer.toBinaryString(value);
    return "0000000".substring(Math.min(7,s.length() - 1)) + s;
}

输出:

0 00000000 ->   0 00000000 ->   0   00000000 ->   0 00000000
  1 00000001 ->   0 00000000 ->   0   00000000 ->   0 00000000
  2 00000010 ->   1 00000001 ->  64   01000000 ->   2 00000010
  3 00000011 ->   1 00000001 ->  64   01000000 ->   2 00000010
  4 00000100 ->   2 00000010 -> 128   10000000 ->   4 00000100
  5 00000101 ->   2 00000010 -> 128   10000000 ->   4 00000100
  6 00000110 ->   3 00000011 -> 192   11000000 ->   6 00000110
  7 00000111 ->   3 00000011 -> 192   11000000 ->   6 00000110
  8 00001000 ->   4 00000100 -> 256  100000000 ->   8 00001000
  9 00001001 ->   4 00000100 -> 256  100000000 ->   8 00001000
 10 00001010 ->   5 00000101 -> 320  101000000 ->  10 00001010
 11 00001011 ->   5 00000101 -> 320  101000000 ->  10 00001010
 12 00001100 ->   6 00000110 -> 384  110000000 ->  12 00001100
 13 00001101 ->   6 00000110 -> 384  110000000 ->  12 00001100
 14 00001110 ->   7 00000111 -> 448  111000000 ->  14 00001110
 15 00001111 ->   7 00000111 -> 448  111000000 ->  14 00001110
 16 00010000 ->   8 00001000 -> 512 1000000000 ->  16 00010000

您的高位没有被清除,因为它在int值上运行.如果将所有内容更改为byte,则会得到:

public static void main(String[] args) {
    for (byte i = 0; i <= 16; i++) {
        byte i1 = (byte)(i >> 1);
        byte i2 = (byte)(i1 << 6);
        byte i3 = (byte)(i2 >> 5);
        System.out.printf("%3d %s -> %3d %s -> %4d %s -> %3d %s%n",bin(i3));
    }
}
private static String bin(byte value) {
    String s = Integer.toBinaryString(value & 0xFF);
    return "0000000".substring(s.length() - 1) + s;
}
0 00000000 ->   0 00000000 ->    0 00000000 ->   0 00000000
  1 00000001 ->   0 00000000 ->    0 00000000 ->   0 00000000
  2 00000010 ->   1 00000001 ->   64 01000000 ->   2 00000010
  3 00000011 ->   1 00000001 ->   64 01000000 ->   2 00000010
  4 00000100 ->   2 00000010 -> -128 10000000 ->  -4 22222100
  5 00000101 ->   2 00000010 -> -128 10000000 ->  -4 22222100
  6 00000110 ->   3 00000011 ->  -64 11000000 ->  -2 22222110
  7 00000111 ->   3 00000011 ->  -64 11000000 ->  -2 22222110
  8 00001000 ->   4 00000100 ->    0 00000000 ->   0 00000000
  9 00001001 ->   4 00000100 ->    0 00000000 ->   0 00000000
 10 00001010 ->   5 00000101 ->   64 01000000 ->   2 00000010
 11 00001011 ->   5 00000101 ->   64 01000000 ->   2 00000010
 12 00001100 ->   6 00000110 -> -128 10000000 ->  -4 22222100
 13 00001101 ->   6 00000110 -> -128 10000000 ->  -4 22222100
 14 00001110 ->   7 00000111 ->  -64 11000000 ->  -2 22222110
 15 00001111 ->   7 00000111 ->  -64 11000000 ->  -2 22222110
 16 00010000 ->   8 00001000 ->    0 00000000 ->   0 00000000

这里的问题是你从>>获得的符号扩展名.甚至切换到>>>将无效,因为>>>在转变发生之前,仍然使用符号扩展强制转换为int.

要摆脱符号扩展,你必须使用b&转换为byte. 0xFF,因为&将使用符号扩展将b强制转换为int,然后按位AND运算符将删除所有这些位.

当然,如果您打算使用按位AND,只需使用它来获得所需的结果,即b& 0b00000110(或b& 6).

出于与上述相同的原因,getBits()方法不起作用.

解决方案仍然是使用按位AND运算符,但是从提供的from和to值构造位掩码.

这里的技巧是使用(1<< x)-1来创建x比特的掩码,例如1比特. 5 - > 0b00022222.因此,如果您想要2到4(包括2和4),请构建0x00022222(5!位)和0x00000011(2位),然后将它们XOR以获得0x00011100.

public static byte getBits(byte b,int to) {
    if (from < 0 || from > to || to > 7)
        throw new IllegalArgumentException();
    int mask = ((1 << (to + 1)) - 1) ^ ((1 << from) - 1);
    return (byte)(b & mask);
}
0 00000000 ->   0 00000000
  1 00000001 ->   0 00000000
  2 00000010 ->   2 00000010
  3 00000011 ->   2 00000010
  4 00000100 ->   4 00000100
  5 00000101 ->   4 00000100
  6 00000110 ->   6 00000110
  7 00000111 ->   6 00000110
  8 00001000 ->   0 00000000
  9 00001001 ->   0 00000000
 10 00001010 ->   2 00000010
 11 00001011 ->   2 00000010
 12 00001100 ->   4 00000100
 13 00001101 ->   4 00000100
 14 00001110 ->   6 00000110
 15 00001111 ->   6 00000110
 16 00010000 ->   0 00000000

对于其他原始类型,重载方法:

public static byte getBits(byte value,int to) {
    if (from < 0 || from > to || to > 7)
        throw new IllegalArgumentException();
    int mask = ((1 << (to + 1)) - 1) ^ ((1 << from) - 1);
    return (byte)(value & mask);
}
public static short getBits(short value,int to) {
    if (from < 0 || from > to || to > 15)
        throw new IllegalArgumentException();
    int mask = ((1 << (to + 1)) - 1) ^ ((1 << from) - 1);
    return (short)(value & mask);
}
public static int getBits(int value,int to) {
    if (from < 0 || from > to || to > 31)
        throw new IllegalArgumentException();
    int mask = ((1 << (to + 1)) - 1) ^ ((1 << from) - 1);
    return value & mask;
}
public static long getBits(long value,int to) {
    if (from < 0 || from > to || to > 63)
        throw new IllegalArgumentException();
    long mask = ((1L << (to + 1)) - 1) ^ ((1L << from) - 1); // <-- notice the change to long and 1L
    return value & mask;
}

(编辑:李大同)

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