Java 中位运算符怎么获取二进制中 1 的个数

轻丽同学_1390

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2026-09-23

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原创

brian kernighan算法通过n & (n - 1)每次消除最右的1,操作次数即为1的个数,时间复杂度o(k);java推荐使用integer.bitcount(),其底层优化高效且支持负数补码统计。

java 中位运算符怎么获取二进制中 1 的个数

Java 中可以通过位运算高效统计一个整数二进制表示中 1 的个数,最常用且高效的方法是 Brian Kernighan 算法,它的时间复杂度为 O(k),k 是二进制中 1 的个数,比遍历所有 32 位更优。

用 n & (n - 1) 消除最低位的 1

核心思想:对任意正整数 n,n & (n - 1) 能将 n 的二进制表示中最右边的一个 1 变成 0,其余位不变。重复该操作直到 n 变为 0,操作次数就是 1 的个数。

例如:
n = 12 → 二进制为 1100
n - 1 = 11 → 1011
n & (n - 1) = 1100 & 1011 = 1000(消掉最右的 1)
继续:1000 & 0111 = 0000 → 共 2 次,所以 12 的二进制有 2 个 1。

代码实现:

public static int bitCount(int n) {
    int count = 0;
    while (n != 0) {
        n = n & (n - 1);
        count++;
    }
    return count;
}

使用 Java 内置方法 Integer.bitCount()

Java 提供了优化过的内置方法 Integer.bitCount(int i),底层使用查表法 + 分治(类似 SWAR 算法),性能极高,推荐在实际项目中直接使用。

示例:

Alibabacloud Sdk Client Initialization For Java
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下载
int n = -5; // 补码形式,bitCount 会正确统计所有 32 位中的 1
System.out.println(Integer.bitCount(n)); // 输出 31(因为 -5 的补码有 31 个 1)

注意:该方法对负数也有效,按 32 位补码处理。

手动遍历每一位(适合理解原理)

通过 n & 1 判断最低位是否为 1,再用 n >>> 1 无符号右移一位(避免负数补 1 干扰)。

  • 每次取末位:count += n & 1
  • 无符号右移:n = n >>> 1
  • 循环 32 次(或直到 n == 0)

代码片段:

public static int bitCountManual(int n) {
    int count = 0;
    for (int i = 0; i >> 1;
    }
    return count;
}

扩展:long 类型怎么办?

对于 long,可用 Long.bitCount(long l);若需手动实现,原理相同,但需循环 64 次,或用类似 Brian Kernighan 的写法(n & (n - 1) 对 long 同样适用)。

示例:

long x = 0x1L 

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