C++課件：第12章位運算

C++課件：第12章位運算目錄CONTENTS位運算概述位運算符詳解位運算示例位運算練習(xí)題總結(jié)與回顧01位運算概述0102位運算的定義在C中，位運算符包括按位與(&)、按位或(|)、按位異或(^)、按位非(~)等。位運算是一種基于二進(jìn)制數(shù)的運算方式，通過對二進(jìn)制位進(jìn)行操作來執(zhí)行特定的計算任務(wù)。01020304按位與按位或按位異或按位非位運算的基本操作對兩個二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位與操作，只有當(dāng)兩個相應(yīng)的二進(jìn)制位都為1時，結(jié)果位才為1。對兩個二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位或操作，只要兩個相應(yīng)的二進(jìn)制位中有一個為1，結(jié)果位就為1。對一個二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位非操作，將每個二進(jìn)制位取反。對兩個二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行按位異或操作，當(dāng)兩個相應(yīng)的二進(jìn)制位不同時，結(jié)果位為1。數(shù)據(jù)加密硬件控制圖像處理位運算的應(yīng)用場景通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，并使用位運算進(jìn)行加密和解密操作，可以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性。在嵌入式系統(tǒng)或硬件編程中，使用位運算可以對硬件寄存器進(jìn)行直接操作，實現(xiàn)快速、高效的硬件控制。在圖像處理中，可以使用位運算實現(xiàn)像素級別的操作，如圖像的合并、掩碼處理等。02位運算符詳解二進(jìn)制按位與運算按位與運算符(&)對兩個整數(shù)的二進(jìn)制表示進(jìn)行逐位比較，只有當(dāng)兩個相應(yīng)的二進(jìn)制位都為1時，結(jié)果位才為1，否則為0。按位與運算符(&)二進(jìn)制按位或運算按位或運算符(|)對兩個整數(shù)的二進(jìn)制表示進(jìn)行逐位比較，只要有一個相應(yīng)的二進(jìn)制位為1，結(jié)果位就為1，否則為0。按位或運算符(|)二進(jìn)制按位異或運算按位異或運算符(^)對兩個整數(shù)的二進(jìn)制表示進(jìn)行逐位比較，當(dāng)兩個相應(yīng)的二進(jìn)制位不同時，結(jié)果位為1，否則為0。按位異或運算符(^)按位取反運算符(~)對一個整數(shù)的二進(jìn)制表示進(jìn)行逐位取反，即0變?yōu)?，1變?yōu)?。二進(jìn)制按位取反運算按位取反運算符(~)二進(jìn)制左移運算左移運算符(<<)二進(jìn)制左移運算右移運算符(>>)二進(jìn)制右移運算右移運算符(>>)將一個整數(shù)的二進(jìn)制表示向右移動指定的位數(shù)，左側(cè)用符號位填充（對于有符號整數(shù)）。右移n位相當(dāng)于將該數(shù)除以2的n次方。03位運算示例總結(jié)詞通過位運算實現(xiàn)簡單的加密和解密功能詳細(xì)描述使用位運算符對二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行異或（XOR）運算，可以實現(xiàn)簡單的加密和解密功能。異或運算的特點是，相同位得0，不同位得1，因此可以對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行加密或解密。示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密示例代碼```cppusingnamespacestd;示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密intmain(){intkey=0x1A;//密鑰intmessage=0x3B;//要加密的消息示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密intencrypted=message^key;//加密intdecrypted=encrypted^key;//解密cout<<"原始消息："<<message<<endl;示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密cout<<"加密后cout<<"解密后示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密"<<decrypted<<endl;"<<encrypted<<endl;return0;示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密}```示例一：使用位運算符實現(xiàn)加密和解密總結(jié)詞詳細(xì)描述示例二：使用位運算符實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)通過位運算實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)通過按位異或（XOR）運算和按位取反（NOT）運算，可以實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)。具體來說，將一個數(shù)與1進(jìn)行按位異或運算，可以將該數(shù)的二進(jìn)制表示中的0和1互換，從而實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。示例代碼```cppusingnamespacestd;示例二：使用位運算符實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)intmain(){intnum=0x3A;//要翻轉(zhuǎn)的二進(jìn)制數(shù)intflipped=num^1;//翻轉(zhuǎn)操作示例二：使用位運算符實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)示例二：使用位運算符實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)"<<num<<endl;cout<<"原始數(shù)"<<flipped<<endl;cout<<"翻轉(zhuǎn)后return0;示例二：使用位運算符實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)}```示例二：使用位運算符實現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的翻轉(zhuǎn)VS通過位運算實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)詳細(xì)描述通過將整數(shù)的二進(jìn)制表示中的每一位取反，可以實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)。具體來說，將一個數(shù)與1進(jìn)行按位與（AND）運算，可以將該數(shù)的二進(jìn)制表示中的0和1互換，從而實現(xiàn)反轉(zhuǎn)?？偨Y(jié)詞示例三：使用位運算符實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)03usingnamespacestd;01示例代碼02```cpp示例三：使用位運算符實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)123intmain(){intnum=0x3A;//要反轉(zhuǎn)的整數(shù)intreversed=num&~0;//反轉(zhuǎn)操作，使用按位取反運算符~實現(xiàn)全取反操作示例三：使用位運算符實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)cout<<"原始數(shù)"<<num<<endl;要點一要點二cout<<"反轉(zhuǎn)后"<<reversed<<endl;示例三：使用位運算符實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)return0;示例三：使用位運算符實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)示例三：使用位運算符實現(xiàn)整數(shù)的反轉(zhuǎn)}```04位運算練習(xí)題判斷題1答案判斷題2答案練習(xí)題一：判斷題位運算符只能用于整型數(shù)據(jù)。位運算符的優(yōu)先級高于算術(shù)運算符。正確。位運算符只能用于整型數(shù)據(jù)，包括int、char、bool等。正確。位運算符的優(yōu)先級高于算術(shù)運算符，例如，&、|、^等位運算符的優(yōu)先級高于+、-、*等算術(shù)運算符。選擇題1：以下哪個位運算符可以將一個整數(shù)的特定位翻轉(zhuǎn)？練習(xí)題二：選擇題A.&B.|C.^練習(xí)題二：選擇題C。^（異或）運算符可以將一個整數(shù)的特定位翻轉(zhuǎn)，即將某一位上的0變?yōu)?或1變?yōu)?。答案以下哪個位運算符可以將兩個整數(shù)的對應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作？選擇題2練習(xí)題二：選擇題123練習(xí)題二：選擇題A.&B.|C.^VSD.~答案：A。&（按位與）運算符可以將兩個整數(shù)的對應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作，只有當(dāng)兩個相應(yīng)的位都為1時，結(jié)果位才為1，否則為0。練習(xí)題二：選擇題編程題1答案編程題2答案練習(xí)題三：編程題可以使用異或運算符（^）實現(xiàn)整數(shù)的特定位翻轉(zhuǎn)。例如，要將整數(shù)x的第i位翻轉(zhuǎn)，可以使用x^=(1<<i)的語句。其中，1<<i表示將二進(jìn)制數(shù)1左移i位，得到一個只有第i位為1的數(shù)，然后將其與x進(jìn)行異或運算即可翻轉(zhuǎn)第i位。編寫一個程序，將一個整數(shù)的特定位翻轉(zhuǎn)。可以使用按位與運算符（&）實現(xiàn)兩個整數(shù)的對應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作。例如，要將整數(shù)x和y的對應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作，可以使用x&=y的語句。這將把x和y的對應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作，并將結(jié)果存儲在x中。編寫一個程序，將兩個整數(shù)的對應(yīng)位進(jìn)行邏輯與操作。05總結(jié)與回顧位運算在計算機(jī)科學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)加密、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理、硬件交互等。通過位運算，可以對二進(jìn)制位進(jìn)行操作，從而實現(xiàn)高效的底層操作和控制。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，經(jīng)常需要對IP地址進(jìn)行掩碼操作，通過位運算可以快速實現(xiàn)地址的劃分和屏蔽。重要性和應(yīng)用場景舉例說明位運算的重要性和應(yīng)用場景位運算符的優(yōu)先級從高到低為：按位非（~）、按位異或（^）、左移（<<）、有符號右移（>>）。在表達(dá)式中，優(yōu)先級決定了運算符的執(zhí)行順序。位運算符遵循從左到右的結(jié)合律，即按照從左到右的順序進(jìn)行計算。例如，a^b^c的計算結(jié)果是(a^b)^c，而不是a