位运算 优化运算速度

　　位运算在语言基础学习中比较枯燥，所以很多学生朋友未深入学习，也没有实际应用该基础知识，但是在实际的项目开发中，位运算由于其运算的速度优势，在很多的领域被广泛应用，所以在实际的招聘考试中，位运算的考题比较常见。

　　题目：请写出求2的3次方最快的方法。

　　答案A：2x2x2

　　答案B：1 << 3

　　题目答案：B

　　为什么答案是B? 答案A是计算2的3次方的数学方法，通过十进制运算方式实现题目要求的结果，但是在执行效率上无法满足题目的要求。为什么这种方法无法满足题目的要求呢？这就要从计算机的运算模式说起了。

　　计算机的运算模式是以二进制为基础，所以十进制运算在计算时会被转换成二进制再进行运算，而转换过程就会导致运行速度降低。计算2的3次方最快的方法应该是使用位运算中的移位运算符，通过二进制移位实现，这种方法可以提高运算速度。通过这个题目，考官既考查了应聘者是否对程序的执行效率有深刻的认识，也考查应聘者是否具备位运算的相关知识。位运算在程序开发中非常常见，合理使用位运算可以提高程序的执行效率，所以我们平时使用的软件大多数都用到了位运算操作。下面我们来看看位运算操作在实际开发中是如何被应用的。

　　位运算存储数据

　　利用位运算存储数据，主要是为了减少程序占用的内存。以int数据为例子，如果按照十进制的方式存储数据，一个32位的int变量只能存储一个数值，而如果使用二进制方式存储数据(缺点是只能存储0或1两个数据)则可以存储32个数据，将极大的节约内存。例如，在一个int变量的从右侧开始倒数第2位存储数据，则存储和读取数据的代码如下所示：

int bData = 0;
//存储数值1 
bData = bData |(1 << (2 - 1));
//存储数值0 
bData = bData & (~(1 << (2 - 1));
              //读取数据 
              int n = bData & (1 << (2 - 1));

　　点评：在该代码中，将需要存储的数据(0或1)存储在变量bData的倒数第二位中，所以在存储时，则只需要将倒数第二位的数值改变，其他位的数值不改变即可。所以在存储1时，不论bData的数值是多少，只需要和二进制数据10进行位或运算就可以将倒数第二位置1，而需要存储0时，则需要bData和0xfffffffd进行位与运算，即可达到清零倒数第二位的目的。

　　需要注意的是，有些可能会认为在存储数值0时，会使用如下的代码实现：

bData = bData |(0 << (2 - 1));

　　其实这样是错误的，因为0无论左移多少位都还是0，这样在进行位或运算时，0和1位或得到的结果会是1，无法实现设置对应的位为0的目的，所以需要使用以上的代码进行实现。

　　异或位运算简单加密

　　利用位运算的计算速度快，以及异或的特性(和同一个数字异或两次还是自身)，可以用来简单加密数据，且加解密的速度会非常快。这种加密方式强度比较低，但是可以用于一般的加解密任务。例如，假设密匙是数字123，则加解密一个byte数组的代码如下：

byte[] b = {1,2,3,5,6};
byte key = 123;
//依次加密的代码 
for(int i = 0;i < b.length;i++){
b[i] = (byte)(b[i] ^ key); //利用异或加密 
}
//解密的代码 
for(int i = 0;i < b.length;i++){
b[i] = (byte)(b[i] ^ key); //利用异或解密
}

　　点评：在该代码中，对数组b使用密匙key进行加密，加密的过程是将数组b中每个元素和key进行异或，加密以后的数据可以在实际应用中进行存储或网络传输，而解密时的操作和加密时一样，使用这种简单的加密方式虽然保密性不高，但是加解密的速度确实是很值得称赞的。