介绍
Java是一种广泛使用的面向对象程序设计语言，它提供了丰富的语法和工具来处理各种数据类型。在计算机科学中，二进制和位运算是非常基础且重要的概念。本文将介绍Java中的二进制表示法以及常用的位运算符（与、或、非）。
二进制表示法
在计算机中，所有的数据都是以二进制形式存储的。二进制数由0和1组成，每一位称为一个比特（bit）。例如，十进制数5在二进制中表示为101。
二进制转换
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十进制转二进制：
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例如，将十进制数13转换为二进制：
113 ÷ 2 = 6 余 1 26 ÷ 2 = 3 余 0 33 ÷ 2 = 1 余 1 41 ÷ 2 = 0 余 1从下往上读取余数，得到13的二进制表示为1101。
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二进制转十进制：
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例如，将二进制数1101转换为十进制：
11 * 2^3 + 1 * 2^2 + 0 * 2^1 + 1 * 2^0 = 8 + 4 + 0 + 1 = 13
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位运算符
位运算符直接操作二进制位，它们在处理低级数据时非常有用。Java中常用的位运算符包括与（&）、或（|）、非（~）等。
与运算符（&）
与运算符对两个操作数的每一位执行逻辑与操作。如果两个相应的二进制位都为1，则结果为1；否则为0。
1int a = 5; // 二进制: 0101
2int b = 3; // 二进制: 0011
3int result = a & b; // 二进制: 0001 (十进制: 1)
4System.out.println(result); // 输出: 1
或运算符（|）
或运算符对两个操作数的每一位执行逻辑或操作。如果两个相应的二进制位有一个为1，则结果为1；否则为0。
1int a = 5; // 二进制: 0101
2int b = 3; // 二进制: 0011
3int result = a | b; // 二进制: 0111 (十进制: 7)
4System.out.println(result); // 输出: 7
非运算符（~）
非运算符对操作数的每一位执行逻辑非操作。如果二进制位为1，则结果为0；如果二进制位为0，则结果为1。
1int a = 5; // 二进制: 0101
2int result = ~a; // 二进制: 1010 (由于Java使用补码表示负数，实际结果为-6)
3System.out.println(result); // 输出: -6
异或运算符（^）
异或运算符对两个操作数的每一位执行逻辑异或操作。如果两个相应的二进制位不同，则结果为1；否则为0。
1int a = 5; // 二进制: 0101
2int b = 3; // 二进制: 0011
3int result = a ^ b; // 二进制: 0110 (十进制: 6)
4System.out.println(result); // 输出: 6
左移运算符（<<）
左移运算符将操作数的所有位向左移动指定的位数。左边的空位用0填充，右边的位被丢弃。
1int a = 5; // 二进制: 0101
2int result = a << 1; // 二进制: 1010 (十进制: 10)
3System.out.println(result); // 输出: 10
右移运算符（>>）
右移运算符将操作数的所有位向右移动指定的位数。对于正数，左边的空位用0填充；对于负数，左边的空位用1填充。
1int a = 5; // 二进制: 0101
2int result = a >> 1; // 二进制: 0010 (十进制: 2)
3System.out.println(result); // 输出: 2
无符号右移运算符（>>>）
无符号右移运算符将操作数的所有位向右移动指定的位数。无论操作数是正数还是负数，左边的空位都用0填充。
1int a = -5; // 二进制: 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1011
2int result = a >>> 1; // 二进制: 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 (十进制: 2147483643)
3System.out.println(result); // 输出: 2147483643
应用示例
检查奇偶性
利用位运算符可以高效地检查一个整数是否为奇数或偶数。
1public static boolean isEven(int num) {
2 return (num & 1) == 0;
3}
4
5public static void main(String[] args) {
6 int num = 4;
7 if (isEven(num)) {
8 System.out.println(num + " 是偶数");
9 } else {
10 System.out.println(num + " 是奇数");
11 }
12}
交换两个变量的值
使用异或运算符可以不借助临时变量交换两个变量的值。
1public static void swap(int a, int b) {
2 a = a ^ b;
3 b = a ^ b;
4 a = a ^ b;
5 System.out.println("a = " + a + ", b = " + b);
6}
7
8public static void main(String[] args) {
9 int a = 5;
10 int b = 10;
11 swap(a, b); // 输出: a = 10, b = 5
12}
总结
二进制和位运算是计算机科学的基础，掌握这些概念对于理解和编写高效的代码非常重要。通过本文的学习，您应该能够理解二进制的基本概念，并能够在Java编程中灵活运用位运算符。希望这篇指南能够帮助您更好地掌握Java基础语法！
