XOR演算子の概要
XOR（排他的論理和）は、二つのブール値が異なるときに真となる論理演算子です。Javaでは、ビット単位のXOR演算子は ^ という記号を使用します。
XOR演算子の主な特性は以下の通りです:
- 0 ^ 0 = 0
- 0 ^ 1 = 1
- 1 ^ 0 = 1
- 1 ^ 1 = 0
これらの特性から、XOR演算子は以下のような用途で使用されます:
- ビット反転: 同じビット列を2回XORすると、元のビット列が得られます。
- パリティチェック: XORは、ビット列のパリティ（偶数性または奇数性）をチェックするのに使用できます。
以上がJavaのXOR演算子の基本的な概要です。次のセクションでは、JavaでのXOR演算子の使用方法について詳しく説明します。
JavaでのXOR演算子の使用方法
Javaでは、XOR演算子は ^ 記号を使用して表現されます。この演算子は、2つの数値のビット単位のXOR演算を行います。以下に具体的な使用方法を示します。
int a = 5; // ビット表現: 0101
int b = 3; // ビット表現: 0011
int result = a ^ b; // ビット表現: 0110, 10進数で6
この例では、aとbの各ビットをXOR演算しています。結果として得られる数値は6です。
また、XOR演算子は以下のような特殊な用途にも使用できます。
- ビット反転: 同じ数値を2回XORすると、元の数値が得られます。これは、XOR演算が可逆であるためです。
int a = 5;
int b = 5;
int result = a ^ b; // resultは0になります
- スワップ: XOR演算子を使用して、2つの数値を追加の変数を使用せずに交換することができます。
int a = 5;
int b = 3;
a = a ^ b;
b = a ^ b;
a = a ^ b;
// これで、aは3、bは5になります
以上がJavaでのXOR演算子の基本的な使用方法です。次のセクションでは、XOR演算子の実用的な例について詳しく説明します。
XOR演算子の実用的な例
JavaのXOR演算子は、その特性から様々な実用的な場面で使用されます。以下にその例をいくつか示します。
1. ビット反転
XOR演算子は、同じ数値を2回XORすると元の数値が得られるという特性を利用して、ビット反転を行うことができます。これは、暗号化やデータのエラーチェックなどに使用されます。
int a = 5;
int key = 123;
// ビット反転
int encrypted = a ^ key;
// 再度ビット反転
int decrypted = encrypted ^ key;
// decryptedは元の数値5になります
2. パリティチェック
XOR演算子は、ビット列のパリティ（偶数性または奇数性）をチェックするのに使用できます。これは、データのエラーチェックやネットワーク通信などで利用されます。
int a = 5; // ビット表現: 0101
int b = 3; // ビット表現: 0011
// XOR演算
int result = a ^ b; // ビット表現: 0110
// パリティチェック
boolean isEvenParity = (Integer.bitCount(result) % 2 == 0);
以上がJavaのXOR演算子の実用的な例です。次のセクションでは、JavaのXOR演算子の詳細な解説について説明します。
JavaのXOR演算子の詳細な解説
JavaのXOR演算子は、ビット単位の排他的論理和を計算します。この演算子は、2つの数値の各ビットを比較し、それらが異なる場合にのみ1を返します。それ以外の場合は0を返します。
XOR演算子の特性
XOR演算子は以下の特性を持っています:
- 交換法則:
a ^ bはb ^ aと等しい - 結合法則:
(a ^ b) ^ cはa ^ (b ^ c)と等しい - 同一元: 任意の数値
aに対して、a ^ 0はaと等しい - 逆元: 任意の数値
aに対して、a ^ aは0と等しい
これらの特性は、XOR演算子がビット反転や数値のスワップなど、様々な用途で使用される理由を説明しています。
XOR演算子のビット単位の動作
JavaのXOR演算子はビット単位で動作します。つまり、2つの数値の各ビットを個別に比較し、それらが異なる場合にのみ1を返します。以下に具体的な例を示します。
int a = 5; // ビット表現: 0101
int b = 3; // ビット表現: 0011
int result = a ^ b; // ビット表現: 0110, 10進数で6
この例では、aとbの各ビットをXOR演算しています。結果として得られる数値は6です。
以上がJavaのXOR演算子の詳細な解説です。この知識を持つことで、Javaのビット操作に対する理解が深まり、より効率的なコードを書くことができるでしょう。