Java 二进制及相关运算学习指南
一、二进制基础
二进制是计算机底层数据的存储形式，由 0 和 1 组成，逢二进一。在 Java 中，二进制数可通过前缀 0b 或 0B 表示（如 0b1010 表示十进制的 10）。
二、十进制与二进制的相互转化
Java 中可通过内置方法或手动算法实现进制转化。
1. 十进制转二进制
- 内置方法：
Integer.toBinaryString(int num)
直接返回整数的二进制字符串（无符号，省略前导 0）。 - 手动算法：除 2 取余，逆序排列（适用于理解原理）。
2. 二进制转十进制
- 内置方法：
Integer.parseInt(binaryStr, 2)
将二进制字符串解析为十进制整数。 - 手动算法：按位乘以 2 的幂次并累加（如
1010= 1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 0×2⁰ = 10）。
三、二进制相关运算
Java 提供了 7 种位运算（针对整数的二进制位）：
| 运算符 | 名称 | 说明 | 示例（a=0b1010, b=0b0110） |
|---|---|---|---|
| & | 按位与 | 两位均为 1 则为 1，否则为 0 | a & b = 0b0010（2） |
| | | 按位或 | 两位有一个为 1 则为 1，否则为 0 | a | b = 0b1110（14） |
| ^ | 按位异或 | 两位不同则为 1，相同则为 0 | a ^ b = 0b1100（12） |
| ~ | 按位非 | 0 变 1，1 变 0（符号位也反转） | ~a = -11（补码表示） |
| << | 左移 | 左移 n 位，右侧补 0（相当于 ×2ⁿ） | a << 1 = 0b10100（20） |
| >> | 右移 | 右移 n 位，左侧补符号位（相当于 ÷2ⁿ） | a >> 1 = 0b0101（5） |
| >>> | 无符号右移 | 右移 n 位，左侧补 0（忽略符号位） | -1 >>> 1 = 2147483647 |
四、测试用例代码
以下代码包含进制转化和位运算的测试示例：
public class BinaryOperations {public static void main(String[] args) {// 1. 十进制转二进制int decimal = 10;String binary = Integer.toBinaryString(decimal);System.out.println("十进制 " + decimal + " 转二进制: " + binary); // 输出：1010// 2. 二进制转十进制String binaryStr = "1010";int decimalFromBinary = Integer.parseInt(binaryStr, 2);System.out.println("二进制 " + binaryStr + " 转十进制: " + decimalFromBinary); // 输出：10// 3. 二进制位运算测试（a=10→0b1010，b=6→0b0110）int a = 10;int b = 6;System.out.println("\n位运算测试（a=0b1010, b=0b0110）：");System.out.println("a & b = " + (a & b) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(a & b) + "）"); // 2 → 10System.out.println("a | b = " + (a | b) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(a | b) + "）"); // 14 → 1110System.out.println("a ^ b = " + (a ^ b) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(a ^ b) + "）"); // 12 → 1100System.out.println("~a = " + (~a) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(~a) + "）"); // -11 → 11111111111111111111111111110101System.out.println("a << 1 = " + (a << 1) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(a << 1) + "）"); // 20 → 10100System.out.println("a >> 1 = " + (a >> 1) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(a >> 1) + "）"); // 5 → 101System.out.println("a >>> 1 = " + (a >>> 1) + "（二进制：" + Integer.toBinaryString(a >>> 1) + "）"); // 5 → 101// 4. 特殊值测试（负数二进制）int negative = -10;System.out.println("\n负数 -10 的二进制（补码）：" + Integer.toBinaryString(negative)); // 输出：11111111111111111111111111110110}
}
五、运行结果说明
- 进制转化部分验证了
10 ↔ 1010的正确转化。 - 位运算部分通过具体数值展示了运算规则，注意
~a结果为负数（因 Java 整数为补码存储）。 - 负数的二进制以补码形式表示，
Integer.toBinaryString()会输出 32 位完整补码（省略前导 0，但保留符号位）。
通过以上内容，可掌握 Java 中二进制的基本操作及运算逻辑。实际开发中，位运算常用于高效计算（如权限控制、状态标记等场景）。