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Java 源码 Integer.bitCount

2018-03-02

Java源码分析:java.lang.Integer.bitCount(int i)

源代码:

/**
 * Returns the number of one-bits in the two's complement binary
 * representation of the specified {@code int} value.  This function is
 * sometimes referred to as the <i>population count</i>.
 *
 * @param i the value whose bits are to be counted
 * @return the number of one-bits in the two's complement binary
 *     representation of the specified {@code int} value.
 * @since 1.5
 */
public static int bitCount(int i) {
    // HD, Figure 5-2
    i = i - ((i >>> 1) & 0x55555555);
    i = (i & 0x33333333) + ((i >>> 2) & 0x33333333);
    i = (i + (i >>> 4)) & 0x0f0f0f0f;
    i = i + (i >>> 8);
    i = i + (i >>> 16);
    return i & 0x3f;
}

思路:

大致的思路如下:

1//计算每两位有几个1
2//计算每四位有几个1
3//计算每八位有几个1
4//计算每十六位有几个1
5//计算每32为有几个1
6//删除后六位之前的值

先每两位一组,求二进制1的个数,并且保存在原处,然后每四个一组,把之前每两个的那组算出来的值相加,再把它存储在原处。以此类推直到计算完成。

先观察存储的情况:

二进制源数据 有几个1 解释
00 00 这两位没有,那就用0存储
01 01 这两位只有一个1,就用1存储
10 01 这两位也只有一个1,也用1存储
11 10 这两位有两个1,用10存储

那么i不止两位怎么处理呢?比如:1110,我们希望得到的是0101(每两位都是>>>1嘛),对于最后的两位来说,向右移位之后,原先最后的一位二进制被移出去 ,但是之前每两位的向右移位会影响后面的最高位,比如:0111,那么我们此时把从前面移出去的那一位消除:

i >>> 1 & 0x55555555   即为:01010101 01010101 01010101 01010101   这个例子为:0111 & 0101;
就得到了0101;
i = i - ((i>>>1) & 0x55555555)

我们此时得到了没两位的1的个数并保存在原位。
那么,如何计算4位的二进制位呢?
我们可以把每一个四位的1的个数看成其中两个2位的个数的和。
对于其中的一个四位aabb:
低两位 bb = aabb & 0011,关键是要计算bb和aa的和:
已知可以用1100& aabb = aa00,但是多了两个00,那么要计算aa + bb:
可以 aabb>>>2 = 00aa只看这两位,移位多出去的也可以被下一个00消除,不影响后面的计算。
即:
λ =( i & 0x33333333) + (i>>>2 & 0x33333333)

同理求8位里面的两边4位之和:
λ =( i + i>>>4) & 0x0F0F0F0F

那为什么后面两行代码求16位和32位的时候没有再用与运算呢?因为最后的结果肯定不超过2^5,所以我们只关心最右边的那些结果是否算对,而高位数的那些冗余的通过最后一步来消去。
最后:
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 = 0x3F
利用return i&0x3F,把前面的值抹干净。

源码解析参考自:http://blog.csdn.net/cor_twi/article/details/53720640


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