异或运算的深入理解

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异或运算(英文:Exclusive or,简写为XOR),是一种逻辑运算/位运算。符号⊕ ,编程中使用 ” ^ “符号表示异或运算

异或具有交换律(A^B=B^A)和结合律A^B^C=A^(B^C)

我们可以有如下的方式理解它:


1. 异或的定义:a⊕b = (¬a ∧ b) ∨ (a ∧¬b)。 (¬a ∧ b), (a ∧¬b)都表示相异,中间用‘或’运算连接,‘异或’这个名字如此得来。如果感兴趣,可以搜索一下“同或”。

2. 直接根据定义有些不好理解,我们可以将其理解为判断输入是否相同:同‘0’异‘1’,即输入相同,则输出0,不同则输出1

3. A^B,可以看做如果B为1,则改变A的值作为输出:1^1=改变第一个1,输出0;1^0不改变第一个1,输出0。

4. A^B可以认为是模2加运算,即:(A^B)%2 ==(A+B)%2。(也可以看成是模2减:(A^B)%2 == (A-B)%2 )

5. 英文Exclusive or,直译为排除或,即排除 ‘’1或1=1‘’ 这种情况的或运算。

异或的一些技巧:


  1. 不引入额外的变量交换两个数

    : A=A^B,B=A^B, A=A^B。(不使用异或运算我们可以这样交换两个数:A=A+B,B=A-B,A=A-B,由于异或即可以是模2加,又可以是模2减,所以可以异或替换上述的加法和减法,非常简洁的完成交换操作,

    并且不会发生加法溢出


  2. 异或运算可以直接更改某些位置的值:


    例如要将一个bool型数组:1000110101110的第1,2,5,8位修改。我们可以将bool数组转化为long long型整数,然后直接异或0000010010011即可得到改变某些位后的解


  3. 将数据清零:

    A=A^A可以直接完成清零,不需引入“0”(如果是A=0可能导致一次访存操作,但使用异或可以直接在寄存器内完成)



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