Bitweise Operationen

Bitwise
Die Operation Bitwise auf die Zähle
Wofür ist Bitwise ?

1. Bitwise

In der digitalen Computer Programmierung funktioniert die Operation bitwise auf eine oder viele Binärzahle (binary numerals), oder die binärzahlengleiche Strings. Das ist eine einfache und schnelle Operation, die durch der Verarbeiter (processor) direkt unterstützt wird. Normalerweise sind die Operationen bitwise mehr schneller als die Multiplikation, Division und manchmal auch als die Addition. Die Operationen bitwise benutzt weniger Energie denn sie benutzt selten die Ressourcen .

Es gibt 7 Operationen bitwise:

Operator	Name	Description
&	AND	Wenn die beide bit 1 sind, ist die zurückgegebene Wert 1, umgekehrt 0.
\|	OR	Wenn eine der zwei bits 1 ist, ist die zurückgegebene Wert 1, umgekehrt 0
^	XOR	Wenn die zwei bit sich ändern, ist die zurückgegebene Wert 1, umgekehrt 0 .
~	NOT	alle bits umdrehen, 0 zu 1 und 1 zu 0.
<<	Zero fill left shift	alle bit zu links schieben.
>>	Signed right shift	alle bit zu rechts außer das erste bit.
>>>	Zero fill right shift	alle bit zu rechts

Bitwise AND

Wenn ein bitwise AND auf einem Paar bit durchgeführt wird, gibt es 1 zurück wenn die beide bit 1 sind und umgekehrt gibt es 0 zurück.

Zum Beispiel: Mit 1 bit:

Operation	Result
0 & 0	0
0 & 1	0
1 & 0	0
1 & 1	1

Zum Beispiel: mit 4 bit:

Operation	Result
1111 & 0000	0000
1111 & 0001	0001
1111 & 0010	0010
1111 & 0100	0100

Bitwise OR:

Wenn ein bitwise OR auf einem Paar bit durchgeführt wird, gibt es 1 zurück wenn ein der bits 1 ist und umgekehrt gibt es 0 zurück.

Zum Beispiel mit 1 bit:

Operation	Result
0 \| 0	0
0 \| 1	1
1 \| 0	1
1 \| 1	1

Zum Beispiel mit 4 bit:

Operation	Result
1111 \| 0000	1111
1111 \| 0001	1111
1111 \| 0010	1111
1111 \| 0100	1111

Bitwise XOR

Wenn ein bitwise XOR auf ein Paar bit durchgeführt wird, gibt es 1 zurück wenn die bit sich ändern und umgekehrt gibt es 0 zurück.

Zum Beispiel mit 1 bit:

Operation	Result
0 ^ 0	0
0 ^ 1	1
1 ^ 0	1
1 ^ 1	0

Zum Beispiel mit 4 bit:

Operation	Result
1111 ^ 0000	1111
1111 ^ 0001	1110
1111 ^ 0010	1101
1111 ^ 0100	1011

Bitwise NOT

Wenn ein Bitwise NOT benutzt wird, dreht es alle bit um. 1 zu 0, und 0 zu 1.

Zum Beispiel mit 1 bit:

Operation	Result
~ 0	1
~ 1	0

Zum Beispiel mit 4 bit:

Operation	Result
~ 0000	1111
~ 0001	0001
~ 0010	1101
~ 1100	0011

2. Die Operation Bitwise auf die Zähle

Die unterschiedlichen Sprachen können vielen Datentypen um die Zahl zu bezeichnen.

Java: byte, short, int, long, double.
C#:byte, sbyte, short, ushort, int, uint, long, ulong, float, double
Javascript: double
.....

Javascript speichert die Zahlen wie 64 bits floating point numbers. Aber die Operations bitwise werden auf die 32 bit Integer durchgeführt. In die anderen Sprachen wie Java, C#,.. werden die Operations bitwise auf die 32 bit Integer durchgeführt.

So müssen Sie vor der Durchführung der Operation bitwise mit der Zahlen jede Zahl zu einer 32 Binärzahlen Reihe umwandeln.

Base 10	Base 2	32 bits
5	101	00000000000000000000000000000101
218	11011010	00000000000000000000000011011010

In Javascript hilft das Method toString(base) Ihnen bei der Umwandlung einer Zahl vom Basis 10 zu anderem Basis.

toString-base-example.js (Javascript)

let a = 8; 
// Base 2 string.
console.log( a.toString(2) );// 1000

// Base 8 string
console.log( a.toString(8) ); // 10

// Base 16 string
console.log( a.toString(16) ); // 8

let b = 218; 
// Base 2 string.
console.log( b.toString(2) );// 11011010

// Base 8 string
console.log( b.toString(8) ); // 332

// Base 16 string
console.log( b.toString(16) ); // da

Zum Beispiel:

Decimal	Binary
5	00000000000000000000000000000101
1	00000000000000000000000000000001
5 & 1 = 1	00000000000000000000000000000001
5 \| 1 = 5	00000000000000000000000000000101
5 ^ 1 = 4	00000000000000000000000000000100
~ 5 = -6	11111111111111111111111111111010

Achtung: Unter 32 bit wird das erste bit verwendet um die Zeichen (sign) der Zahl festzulegen. Wenn das bit 1 ist, entspricht es das Zeichen ( - ), wenn das bit 0 ist, entspricht es das Zeichen ( + )
Geschichte von Bits und Bytes in der Informatik

Bitwise Left Shift (<<)

Decimal	Binary
5	00000000000000000000000000000101
5 << 1 = 10	00000000000000000000000000001010
5 << 2 = 20	00000000000000000000000000010100

Die Operation Bitwise Left Shift ( << ) kann das Zeichen der Zahl ändern.

(Javascript code)

console.log( 1073741824 << 1); // -2147483648
console.log( 2684354560 << 1); // 1073741824

Bitwise Right Shift (>>) [Unsigned Right Shift]

Decimal	Binary
29	00000000000000000000000000011101
29 >> 1 = 14	00000000000000000000000000001110
29 >> 2 = 7	00000000000000000000000000000111

Die Operation Bitwise Right Shift ( >> ) ändert das Zeichen der Zahl nicht denn das erste bit wird nicht bewegt.

Bitwise Right Shift (>>>) [Zero fill right Shift]

Die Operation Bitwise Right Shift ( >>> ) kann das Zeichen der Zahl ändern.

(Javascript Code)

console.log( -1073741824 >>> 1); // 1610612736
console.log( 1073741824 >>> 1); // 536870912

3. Wofür ist Bitwise ?

Die Operation bitwise wird durch den Verarbeiter (processor) des Computer direkt unterstützt so sie läuft sehr schnell. Unten liste ich einige Beispiele über die Verwendung dieser Operationen .

Die Operations bitweise auf die Strings (characters) in die Sprache Java, C#, C/C++ ... verwenden. Achtung: einige Sprachen wie Javascript unterstützt die Operation bitwise mit dem Typ String nicht.

Eine Großschrift (Uppercase) zu einer Kleinschrift (Lowercase) wechseln:

// Rule: x | ' '

('A' | ' ') ==> 'a'
('B' | ' ') ==> 'b'

('a' | ' ') => 'a'

Die Kleinschrift (Lowercase) zu der Großschrift (Uppercase) wechseln:

// Rule: x & '_'

('a' & '_') ==> 'A'
('b' & '_') ==> 'B'
('A' & '_') ==> 'A'

Die Großschrift zu der Kleinschrit, Die Kleinschrift zu der Großklein umkehren:

// Rule: x ^ ' '

('a' ^ ' ') ==> 'A'
('A' ^ ' ') ==> 'a'

Die Position der Buchstabe Latin (nur für die Großschrift anwenden) sehen

// Rule:  x & '?'
'A' & '?'  ==> 1
'B' & '?'  ==> 2
...
'Z' & '?'  ==> 26

// Rule:  x ^ '@' 
'A' ^ '@'  ==> 1
'B' ^ '@'  ==> 2
...
'Z' ^ '@'  ==> 26

Die Position der Buchstabe Latin (nur für die Kleinschrift anwenden) sehen

// Rule:  x ^ '`' 
'a' ^ '`'  ==> 1
'b' ^ '`'  ==> 2
...
'z' ^ '`'  ==> 26
// '`' : binary ( 1100000 ), hex('60'),  chr(96)

Die Position der Buchstabe Latin sehen, für die Kleinschrift und die Großschrift anwenden:

// Rule:  x & '\u001F' 
'A' & '\u001F'  ==> 1
'B' & '\u001F'  ==> 2
...
'Z' & '\u001F'  ==> 26

'A' & '\u001F'  ==> 1
'B' & '\u001F'  ==> 2
...
'Z' & '\u001F'  ==> 26

Operation	Result
0 \| 0	0
0 \| 1	1
1 \| 0	1
1 \| 1	1

Bitweise Operationen

1. Bitwise

2. Die Operation Bitwise auf die Zähle

3. Wofür ist Bitwise ?

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