java 字符串每个字符异或 java 字符串异或和恢复

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mob64ca13f87273 2023-09-02 21:59:51

文章标签 java 字符串每个字符异或 java 异或原码、反码、补码补码 文章分类 Java 后端开发

java中的位运算

前言
一、基础知识1
二、练习1
三、基础知识2
四、练习2
总结

前言

1）异或
2）原码、反码、补码

一、基础知识1

异或运算
按位相同为0，相反为1.
4 ^ 5 = 100 ^ 101 = 001
运算特点
a)交换律，a ^ b ^ c = a ^ c ^ b
b)0 ^ n = n
c)n ^ n = 0
a)+b)+c):a ^ b ^ c ^ b = a ^ (b ^ b) ^ c = a ^ 0 ^ c = a ^ c

二、练习1

给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
通过异或来完成相同元素的抵消。以Space – O(1)来完成。
a ^ a ^ b ^ b…y ^ y ^ z = 0 ^ 0 ^ … ^ z = z

public int singleNumber2(int[] nums) {
        //res=0,0^n=n
        int res = 0;
        for(int num:nums){
            res ^= num;
        }
        return res;
    }

注：其它解法
1）HashSet添加set中未有元素、删除set中已在元素，最终得到只出现了单次的元素。（Time：O(n),Space：O(n)）
2）将数组排序，判断相邻元素是否相等，来得到单一元素。（Time：O(nlog₂n),Space：O(1)）
3种解法都是在利用所给条件的特性+所学的基础知识下产生，所以我们不仅需要沉淀基础知识，还需锻炼分析转化问题的能力。(学习的两大核心)

三、基础知识2

原码、反码、补码
原码，即二进制定义所表示一个数。1->0001;2->0010;3->0011;…
反码，按位取反（符号位不算）。~1->1110;~2->1101;~3->1100
补码，反码+1。1111；1110；1101；注：Java中数据用补码存储。
正数，最高位用0表示，源码，反码、补码相等。
负数，最高位用1表示，源码、反码、补码不相等。
注：对于+0、-0，只用+0，-0用来表示另一个负数，所以同等bit表示,负数比正数多1，所以将负数转正数时需防止溢出。（以8bit为例）-128 到 127；即1 0000000 到 0 0000000。
想将Integer.Min_Value 转为正数时，需先将Integer.Min_Value用long来装入。

四、练习2

给定一个整数数组 nums，其中恰好有两个元素只出现一次，其余所有元素均出现两次。找出只出现一次的那两个元素。你可以按任意顺序返回答案。
同样可以用HashSet、排序来解决，但是Time或Space复杂度较高。
采用异或。
1）同样将全部值异或在一起，有两个的就抵消，所以得到两个单值的异或值。
2）如何从一个异或结果值拆成两个值？通过取最低有效位（least significant bit）。取到最低位有1的地方（当然取任何一个1都可以，毕竟异或时，该位能为1，说明这两个值的该位一个为1一个为0）.
3）将所有数分组，分为两组，固定位为1、固定位为0。（a b b c c d d e:{a b b c c }+{e d d }，相同的会抵消，可简化为{ a }+{ e }）

public int[] singleNumber(int[] nums) {
        int xorsum = 0;
        for (int num : nums) {
            xorsum ^= num;
        }
        // 防止溢出(同等位数，负数比正数多1.如integer：2^31^ - 2^31 -1(因为+0占了一位正数))
        //Integer.Min_Value最低有效位就是最高有效位。（只有符号位为1：-2^31^:0x8(1000)0000000）
        //为什么这里（xorsum）&（-xorsum）能取到最低有效位（least significant bit,lsb）?参考上面的补码.
        //4：0 000 0100（原码）；0 000 0100（补码）；-4：1 000 0100（原码）；1 111 1011 + 1 = 1 111 1100（补码）
        //0 000 0100 & 1 111 1100 = 0 000 1000（高位全为0，通过补码特性留住了最低有效位）
        int lsb = xorsum == Integer.MIN_VALUE ? Integer.MIN_VALUE: xorsum & (-xorsum);
        //通过上面找到的固定位数是否为1来分类。
        int type1 = 0, type2 = 0;
        for (int num : nums) {
            if ((num & lsb) != 0) {
                type1 ^= num;
            } else {
                type2 ^= num;
            }
        }
        return new int[]{type1, type2};
    }