Toán tử thao tác bit trong Java | Laptrinhcanban.com

Toán tử thao tác bit trong Java

Hướng dẫn sử dụng toán tử thao tác bit trong Java, hay còn gọi là toán tử bitwise trong Java hoặc là toán tử Biwter trong Java. Bạn sẽ học được cách viết cũng như cách sử dụng các toán tử thao tác bitwise như AND,OR,NOT,XOR, cũng như phép toán dịch bit trong Java sau bài học này.

Bit trong Java là gì?

Khái niệm bit

Trước khi tìm hiểu về các toán tử thao tác bit trong Java, hãy tìm hiểu xem bit là gì nhé.

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường sử dụng các số được viết dưới dạng thập phân viết bởi các chữ số từ 0 đến 9. Ví dụ như con được điểm 85 , giá yên hôm nay là 20.6 v.v..
Tuy nhiên máy tính thì không thể hiểu được nhiều số như vậy. Trong máy tính chỉ có hai trạng thái tồn tại, đó là có dòng điện chạy qua hoặc là không có dòng điện chạy qua mà thôi. Tương ứng với hai trạng thái đó là:

  • 0 : không có dòng điện chạy qua
  • 1 : có dòng điện chạy qua

Máy tính sẽ sử dụng hai số 0 và 1 tương ứng với hai trạng thái ở trên để biểu diễn tất cả các loại dữ liệu thông tin trong máy tính. Và bởi vì máy tính chỉ sử dụng được hai chữ số 0 và 1, nên các số khác 0 hoặc 1 cũng sẽ dùng hai chữ số này để biểu diễn thông qua một số quy tắc..
Chúng ta gọi các số mà chỉ được biểu diễn bởi hai số 01số nhị phân. Và từng chữ số 0 hoặc 1 sử dụng để biểu diễn số nhị phân được gọi là 1 bit.
Nói cách khác, bit là đơn vị dữ liệu nhỏ nhất để biểu diễn số nhị phân trong máy tính.
bit cũng là đơn vị dữ liệu nhỏ nhất để biểu diễn tất cả các loại dữ liệu thông tin trong máy tính.

Khái niệm bit trong Java cũng tương tự như trên, bit là đơn vị dữ liệu nhỏ nhất để biểu diễn tất cả các loại dữ liệu thông tin trong máy tính. Để xử lý bit, chúng ta sẽ cần dùng các toán tử thao tác bit trong Java mà bạn sẽ được học ở phần dưới đây.

Ứng dụng của bit trong Java

Không giới hạn trong Java, ở trong khoa học máy tính, chúng ta có thể ứng dụng bit ở rất nhiều công việc khác nhau:

  • Quản lý trạng thái game (Thông thường, ngủ,trúng độc, trạng thái chiến đấu v.v..)
  • Quản lý trạng thái hệ thống (Chạy, lỗiv.v..)
  • Quản lý trạng thái Lỗi trong chương trình
  • Thao tác với màu RGB
  • Quản lý quyền hạn của file trong Linux
  • Quản lý giá trị phím bấm trong .Net (Shift,Control,Alt…)
  • Xử lý thao tác tìm kiếm
    ….

Toán tử bitwise trong Java (còn gọi là toán tử Biwter trong Java)

Chúng ta có thể sử dụng 6 toán tử thao tác bit trong Java như bảng dưới đây. Lưu ý là chúng chỉ được sử dụng để tính toán với bit mà thôi.

Hãy cùng tìm hiểu sáu toán tử thao tác bit này ở phần dưới đây:

Bảng tổng hợp toán tử thao tác bitwise trong Java

x & y AND
x | y OR
~x NOT
x ^ y XOR
x << n Phép toán dịch bit trái
x >> n Phép toán dịch bit phải

Toán tử thao tác bit AND trong Java

Toán tử thao tác AND bit so sánh các bit ở cùng vị trí của hai số với nhau, nếu giống nhau thì trả về giá trị 1 và khác nhau thì trả về giá trị 0.
Cú pháp AND bit trong Java như sau:

x & y

Ví dụ:

int i;
i = 85 & 15;

Khi sử dụng bit AND để tính toán giữa hai số 85 và 15, trước hết biểu diễn hai số 85 và 15 dưới dạng số nhị phân. Lưu ý trong Java thì kiểu int có kích thước 32 bit nên sẽ được biểu diễn bởi dãy số nhị phân gồm 32 chữ số như sau:

85 & 15
----------      
85  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101
15  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

Sau đó so sánh các bit(từng chữ số trong số nhị phân) có cùng vị trí trong hai số với nhau, nếu giống nhau thì trả về 1 và khác nhau thì trả về 0:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101 = 85
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 = 15
---------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 = 5

Kết quả chúng ta thu về kết quả là số 5 trong hệ thập phân.

Toán tử thao tác OR bit trong Java

Toán tử thao tác OR bit so sánh các bit ở cùng vị trí của hai số với nhau, và chỉ cần một trong hai bit có giá trị bằng 1 thì trả về giá trị 1, và trả về 0 trong các trường hợp còn lại.
Cú pháp OR bit trong Java như sau:

x | y

Ví dụ:

int i;
i = 85 | 15;

Khi sử dụng bit OR để tính toán giữa hai số 85 và 15, trước hết biểu diễn hai số 85 và 15 dưới dạng số nhị phân.

85 | 15
----------    
85  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101
15  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

Sau đó so sánh các bit(từng chữ số trong số nhị phân) có cùng vị trí trong hai số với nhau, nếu một trong hai bit có giá trị bằng 1 thì trả về 1, và trả về 0 trong các trường hợp còn lại.

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101 = 85
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 = 15
---------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 1111 = 95

Kết quả chúng ta thu về kết quả là số 95 trong hệ thập phân.

Toán tử thao tác NOT bit trong Java

Toán tử thao tác NOT bit trả về giá trị đảo ngược của từng bit trong số. Nếu bit là 0 thì trả về 1 và ngược lại, nếu bit là 1 thì trả về 0.
Cú pháp NOT bit trong Java như sau:

~x

Ví dụ:

int i;
i = ~85;

Khi sử dụng bit NOT để tính giá trị đảo ngược của số 85, trước hết biểu diễn số 85 dưới dạng số nhị phân.

~85
----------
85  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101

Sau đó đảo ngược giá trị của từng bit trong số nhị phân:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101 = 85
---------------------------------------
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 1010 = -86

Kết quả chúng ta thu về kết quả là số -86 trong hệ thập phân.

Toán tử thao tác XOR bit trong Java

Toán tử thao tác XOR bit so sánh các bit ở cùng vị trí của hai số với nhau, nếu chỉ một trong hai bit có giá trị bằng 1 thì sẽ trả về 1, và trả về 0 trong các trường hợp còn lại
Cú pháp XOR bit trong Java như sau:

x ^ y

Ví dụ:

int i;
i = 85 ^ 15;

Khi sử dụng bit XOR để tính toán giữa hai số 85 và 15, trước hết biểu diễn hai số 85 và 15 dưới dạng số nhị phân.

85  & 15
----------
85  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101
15  = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111

Sau đó so sánh các bit(từng chữ số trong số nhị phân) có cùng vị trí trong hai số với nhau, nếu chỉ một trong hai bit có giá trị bằng 1 thì sẽ trả về 1, và trả về 0 trong các trường hợp còn lại:

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0101 = 85
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 = 15
---------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 1010 = 90

Kết quả chúng ta thu về kết quả là số 90 trong hệ thập phân.

Phép toán dịch bit trong Java

Chúng ta sử dụng hai phép toán dịch bit là dịch bit qua trái và dịch bit qua phải trong Java.

Khi dịch bit, các số được dịch chuyển qua đầu hoặc đuôi sẽ bị loại bỏ.

Khi dịch chuyển bit qua trái, số 0 sẽ được thêm vào bên phải để lấp chỗ trống để lại.
Dịch chuyển bit qua trái- nguồn wikipedia

Khi dịch chuyển bit qua phải, bit thể hiện dấu sẽ được thêm vào bên trái để lấp chỗ trống để lại, và dấu của số sẽ được giữ nguyên.
Dịch chuyển bit qua phải- nguồn wikipedia

Phép toán dịch bit qua trái trong Java

Phép toán dịch bit qua trái trong Java trả về giá trị là một số đã được dịch sang trái số bit đã được chỉ định.

Cú pháp phép toán dịch bit trái trong Java như sau:

x << n

Ví dụ:

int i;
i = 21 << 2;

Khi sử dụng phép toán dịch bit trái với số 21, trước hết biểu diễn số 21 dưới dạng số nhị phân, sau đó dịch số nhị phân qua trái lần lượt 1 bit như sau:

21 << 2
----------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 = 21
---------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010 1010 = 42 (Dịch sang trái 1 bit)
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 0100 = 84 (Dịch sang trái 1 bit)

Kết quả chúng ta thu về số 84 trong hệ thập phân.

Phép toán dịch bit qua phải trong Java

Phép toán dịch bit qua phải trong Java trả về giá trị là một số đã được dịch sang phải số bit đã được chỉ định.

Cú pháp phép toán dịch bit phải trong Java như sau:

x >> n

Ví dụ:

int i;
i = 21 >> 2;

Khi sử dụng phép toán dịch bit phải với số 21, trước hết biểu diễn số 21 dưới dạng số nhị phân, sau đó dịch số nhị phân qua trái lần lượt 1 bit như sau:

21 >> 2
----------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 = 21
---------------------------------------
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010 = 10 (Dịch sang phải 1 bit)
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101 =  5 (Dịch sang phải 1 bit)

Kết quả chúng ta thu về số 5 trong hệ thập phân.

Mã mẫu

Sau đây, hãy cùng vận dụng các cách tính cụ thể với từng phép toán thao tác bit trong Java trong chương trình mẫu như sau:

class Main{
public static void main(String[] args){
System.out.println("85 | 15 = " + (85 | 15));
// 85 | 15 = 14

System.out.println("85 & 15 = " + (85 & 15));
// 85 & 15 = 8

System.out.println("85 ^ 15 = " + (85 ^ 15));
// 85 ^ 15 = 6

System.out.println("~85 = " + (~85 ));
// ~85 = -11

System.out.println("11 << 2 = " + (11 << 2));
// 11 << 2 = 44

System.out.println("11 >> 1 = " + (11 >> 1));
// 11 >> 1 = 5

}
}

Tổng kết

Trên đây Kiyoshi đã hướng dẫn bạn về toán tử thao tác bit trong Java rồi. Để nắm rõ nội dung bài học hơn, bạn hãy thực hành viết lại các ví dụ của ngày hôm nay nhé.

Và hãy cùng tìm hiểu những kiến thức sâu hơn về Java trong các bài học tiếp theo.

HOME>> >>

Profile
きよしです!笑

Tác giả : Kiyoshi (Chis Thanh)

Kiyoshi là một cựu du học sinh tại Nhật Bản. Sau khi tốt nghiệp đại học Toyama năm 2017, Kiyoshi hiện đang làm BrSE tại Tokyo, Nhật Bản.