邏輯異或運算簡介
邏輯異或運算簡稱異或。異或,英文為exclusiveOR,縮寫成xo。異或(xor)是一個數(shù)學運算符。它應用于邏輯運算。異或的數(shù)學符號為“⊕”,計算機符號為“xor”。其運算法則為:
a⊕b=(?a∧b)∨(a∧?b)
如果a、b兩個值不相同,則異或結(jié)果為1。如果a、b兩個值相同,異或結(jié)果為0。
異或也叫半加運算,其運算法則相當于不帶進位的二進制加法:二進制下用1表示真,0表示假,則異或的運算法則為:0⊕0=0,1⊕0=1,0⊕1=1,1⊕1=0(同為0,異為1),這些法則與加法是相同的,只是不帶進位。
邏輯異或運算性質(zhì)
1、交換律
2、結(jié)合律(即(a^b)^c==a^(b^c))
3、對于任何數(shù)x,都有x^x=0,x^0=x
4、自反性AXORBXORB=Axor0=A
異或運算最常見于多項式除法,不過它最重要的性質(zhì)還是自反性:AXORBXORB=A,即對給定的數(shù)A,用同樣的運算因子(B)作兩次異或運算后仍得到A本身。這是一個神奇的性質(zhì),利用這個性質(zhì),可以獲得許多有趣的應用。例如,所有的程序教科書都會向初學者指出,要交換兩個變量的值,必須要引入一個中間變量。但如果使用異或,就可以節(jié)約一個變量的存儲空間:設有A,B兩個變量,存儲的值分別為a,b,則以下三行表達式將互換他們的值表達式(值):
A=AXORB(aXORb)
B=BXORA(bXORaXORb=a)
A=AXORB(aXORbXORa=b)
類似地,該運算還可以應用在加密,數(shù)據(jù)傳輸,校驗等等許多領域。
邏輯異或運算怎么算
邏輯異或運算簡稱異或。英文為exclusiveOR,或縮寫成xor。
異或(xor)是一個數(shù)學運算符。它應用于邏輯運算。異或的數(shù)學符號為“⊕”,計算機符號為“xor”。其運算法則為:
a⊕b=(?a∧b)∨(a∧?b)
如果a、b兩個值不相同,則異或結(jié)果為1。如果a、b兩個值相同,異或結(jié)果為0。
異或邏輯
邏輯表達式:F=AB’⊕A’B((AB’⊕A’B)’=AB⊙A’B’,⊙為“同或”運算)
異或邏輯的真值表如圖1所示
示,其邏輯符號如圖2所示。異或邏輯的關系是:當AB不同時,輸出P=1;當AB相同時,輸出P=0?!皑挕笔钱惢蜻\算符號,異或邏輯也是與或非邏輯的組合,其邏輯表達式為:
P=A⊕B
由圖1可知,異或運算的規(guī)則是
0⊕0=0,0⊕1=1
1⊕0=1,1⊕1=0
口訣:相同取0,相異取1
事實上,XOR在英文里面的定義為eitherone(isone),butnotboth,也即只有一個為真(1)時,取真(1)。
邏輯異或運算應用
1-1000放在含有1001個元素的數(shù)組中,只有唯一的一個元素值重復,其它均只出現(xiàn)一次。每個數(shù)組元素只能訪問一次,設計一個算法,將它找出來;不用輔助存儲空間,能否設計一個算法實現(xiàn)?
解法一、顯然已經(jīng)有人提出了一個比較精彩的解法,將所有數(shù)加起來,減去1+2+.。.+1000的和。
這個算法已經(jīng)足夠完美了,相信出題者的標準答案也就是這個算法,唯一的問題是,如果數(shù)列過大,則可能會導致溢出。
解法二、異或就沒有這個問題,并且性能更好。
將所有的數(shù)全部異或,得到的結(jié)果與1^2^3^.。.^1000的結(jié)果進行異或,得到的結(jié)果就是重復數(shù)。
但是這個算法雖然很簡單,但證明起來并不是一件容易的事情。這與異或運算的幾個特性有關系。
首先是異或運算滿足交換律、結(jié)合律。
所以,1^2^.。.^n^.。.^n^.。.^1000,無論這兩個n出現(xiàn)在什么位置,都可以轉(zhuǎn)換成為1^2^.。.^1000^(n^n)的形式。
其次,對于任何數(shù)x,都有x^x=0,x^0=x。
所以1^2^.。.^n^.。.^n^.。.^1000 = 1^2^.。.^1000^(n^n)= 1^2^.。.^1000^0 = 1^2^.。.^1000(即序列中除了n的所有數(shù)的異或)。
令,1^2^.。.^1000(序列中不包含n)的結(jié)果為T
則1^2^.。.^1000(序列中包含n)的結(jié)果就是T^n。
T^(T^n)=n。
所以,將所有的數(shù)全部異或,得到的結(jié)果與1^2^3^.。.^1000的結(jié)果進行異或,得到的結(jié)果就是重復數(shù)。
當然有人會說,1+2+.。.+1000的結(jié)果有高斯定律可以快速計算,但實際上1^2^.。.^1000的結(jié)果也是有規(guī)律的,算法比高斯定律還該簡單的多。
google面試題的變形:一個數(shù)組存放若干整數(shù),一個數(shù)出現(xiàn)奇數(shù)次,其余數(shù)均出現(xiàn)偶數(shù)次,找出這個出現(xiàn)奇數(shù)次的數(shù)?
解法有很多,但是最好的和上面一樣,就是把所有數(shù)異或,最后結(jié)構就是要找的,原理同上
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