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bitUtils知识解答

sanshao 2021年05月25日 编程语言 163 0
/** 
 * bit相关工具类 
 */ 
bitUtils = { 
    /** 
     * @description 此方法将相关位移到第0位。执行与操作,如果相关位为1,则结果为1,否则结果为0。 
     * @param {number} number 
     * @param {number} bitPosition - zero based. 
     * @return {number} 
     */ 
    getBit: function(number, bitPosition) { 
        return (number >> bitPosition) & 1; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法按位置位移动1,执行或操作,将特定位设置为1,但不影响数字的其他位。 
     * @param {number} number 
     * @param {number} bitPosition - zero based. 
     * @return {number} 
     */ 
    setBit: function(number, bitPosition) { 
        return number | (1 << bitPosition); 
    }, 
    /** 
     *  @description 此方法按位位置位移动1,创建一个类似于00100的值。然后它反转这个掩码,得到看起来像11011的数字。然后,操作将同时应用于数字和掩码。那次操作使钻头复位。 
     *  @param {number} number 
     *  @param {number} bitPosition - zero based. 
     *  @return {number} 
     */ 
    clearBit: function(number, bitPosition) { 
        const mask = ~ (1 << bitPosition); 
        return number & mask; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法为setBit与clearBit的结合,更新指定为的值 
     * @param {number} number 
     * @param {number} bitPosition - zero based. 
     * @param {number} bitValue - 0 or 1. 
     * @return {number} 
     */ 
    updateBit: function(number, bitPosition, bitValue) { 
        const bitValueNormalized = bitValue ? 1 : 0; 
        const clearMask = ~ (1 << bitPosition); 
        return (number & clearMask) | (bitValueNormalized << bitPosition); 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法确定提供的数字是否为偶数。这是基于奇数的最后一个正确位被设置为1的事实。 
     * @param {number} number 
     * @return {boolean} 
     */ 
    isEven: function(number) { 
        return (number & 1) === 0; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法确定数字是否为正。它基于这样一个事实:所有正数的最左边的位都设置为0。但是,如果提供的数字为零或负零,则仍应返回false。 
     * @param {number} number 
     * @return {boolean} 
     */ 
    isPositive: function(number) { 
        if (number === 0) { 
            return false; 
        } 
        return ((number >> 31) & 1) === 0; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法将原始数字向左移动一位。因此,所有二进制数的分量(2的幂)都是乘2的,因此数字本身是乘2的。 
     * @param {number} number 
     * @return {number} 
     */ 
    multiplyByTwo: function(number) { 
        return number << 1; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法将原始数字向右移动一位。因此,所有二进制数的分量(2的幂)都被2除,因此数字本身被2除,没有余数。 
     * @param {number} number 
     * @return {number} 
     */ 
    divideByTwo: function(number) { 
        return number >> 1; 
    }, 
    /** 
     * @description 这种方法使正数变成负数和倒数。为了做到这一点,它使用了“两个补码”的方法,通过反转数字的所有位并加上1来实现。 
     * @param {number} number 
     * @return {number} 
     */ 
    switchSign: function(number) { 
        return~ number + 1; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法使用位运算符将两个有符号整数相乘。该方法基于以下事实: 
                    a*b可以用以下格式书写: 
                    0如果a为零或b为零或a和b都为零 
                    2a*(b/2)如果b是偶数  
                    2a*(b-1)/2+a如果b是奇数正的 
                    2a*(b+1)/2-a如果b是奇数和负数 
                    这种方法的优点是,在每个递归步骤中,一个操作数减少到其原始值的一半。因此,运行时复杂度是O(log(b)),其中B是在每个递归步骤上减少到一半的操作数。 
     * @param {number} number 
     * @return {number} 
     */ 
    multiply: function(a, b) { 
        if (b === 0 || a === 0) { 
            return 0; 
        } 
        const multiplyByOddPositive = () = > this.multiply(this.multiplyByTwo(a), this.divideByTwo(b - 1)) + a; 
        const multiplyByOddNegative = () = > this.multiply(this.multiplyByTwo(a), this.divideByTwo(b + 1)) - a; 
        const multiplyByEven = () = > this.multiply(this.multiplyByTwo(a), this.divideByTwo(b)); 
        const multiplyByOdd = () = > (this.isPositive(b) ? multiplyByOddPositive() : multiplyByOddNegative()); 
        return this.isEven(b) ? multiplyByEven() : multiplyByOdd(); 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法使用位运算符将两个整数相乘。这种方法是基于“每个数都可以表示为2的幂和”。按位乘法的主要思想是,每一个数可以被分成两个幂的和: 
                     即。19=2^4+2^1+2^0,那么x乘以19等于:x*19=x*2^4+x*2^1+x*2^0。现在我们需要记住,x*2^4相当于将x左移4位(x<4)。 
     * @param {number} number1 
     * @param {number} number2 
     * @return {number} 
     */ 
    multiplyUnsigned: function(number1, number2) { 
        let result = 0; 
        let multiplier = number2; 
        let bitIndex = 0; 
        while (multiplier !== 0) { 
            if (multiplier & 1) { 
                result += (number1 << bitIndex); 
            } 
            bitIndex += 1; 
            multiplier >>= 1; 
        } 
        return result; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法使用按位运算符计算数字中的设置位数。主要思想是,我们一次将数字右移一位,然后检查&operation的结果,如果设置了位,则结果为1,否则结果为0。 
     * @param {number} originalNumber 
     * @return {number} 
     */ 
    countSetBits: function(originalNumber) { 
        let setBitsCount = 0; 
        let number = originalNumber; 
        while (number) { 
            setBitsCount += number & 1; 
            number >>= 1; 
        } 
        return setBitsCount; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法输出将一个数转换为另一个数所需的位数。这利用了这样一个特性:当数字被异或时,结果将是不同位的数字。 
     * @param {number} numberA 
     * @param {number} numberB 
     * @return {number} 
     */ 
    bitsDiff: function(numberA, numberB) { 
        return this.countSetBits(numberA ^ numberB); 
    }, 
    /** 
     * @description 为了计算有价值的位数,我们需要每次左移1位,看看移位的位数是否大于输入位数。 
     * @param {number} number 
     * @return {number} 
     */ 
    bitLength: function(number) { 
        let bitsCounter = 0; 
        while ((1 << bitsCounter) <= number) { 
            bitsCounter += 1; 
        } 
        return bitsCounter; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法检查提供的数字是否为2的幂。它使用以下属性。假设power number是一个由2的幂(即2、4、8、16等)构成的数。然后如果我们在power number和powerNumber-1之间执行操作,它将返回0(如果number是2的幂)。 
     * @param {number} number 
     * @return {boolean} 
     */ 
    isPowerOfTwo: function(number) { 
        return (number & (number - 1)) === 0; 
    }, 
    /** 
     * @description 此方法使用按位运算符将两个整数相加。 
     * * Table(1) 
     *  INPUT  | OUT 
     *  C Ai Bi | C Si | Row 
     * -------- | -----| --- 
     *  0  0  0 | 0  0 | 1 
     *  0  0  1 | 0  1 | 2 
     *  0  1  0 | 0  1 | 3 
     *  0  1  1 | 1  0 | 4 
     * -------- | ---- | -- 
     *  1  0  0 | 0  1 | 5 
     *  1  0  1 | 1  0 | 6 
     *  1  1  0 | 1  0 | 7 
     *  1  1  1 | 1  1 | 8 
     * --------------------- 
     * 
     * Legend: 
     * INPUT C = Carry in, from the previous less-significant stage 
     * INPUT Ai = ith bit of Number A 
     * INPUT Bi = ith bit of Number B 
     * OUT C = Carry out to the next most-significant stage 
     * OUT Si = Bit Sum, ith least significant bit of the result 
     * 
     * @param {number} a 
     * @param {number} b 
     * @return {number} 
     */ 
    fullAdder: function(a, b) { 
        let result = 0; 
        let carry = 0; 
        for (let i = 0; i < 32; i += 1) { 
            const ai = this.getBit(a, i); 
            const bi = this.getBit(b, i); 
            const carryIn = carry; 
            const aiPlusBi = ai ^ bi; 
            const bitSum = aiPlusBi ^ carryIn; 
            const carryOut = (aiPlusBi & carryIn) | (ai & bi); 
            carry = carryOut; 
            result |= bitSum << i; 
        } 
        return result; 
    } 
}

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