位运算

1. 位运算简介

   • 位运算是对整数在二进制层面上进行的运算。在 C# 中，位运算直接操作整数类型（如int、byte、short、long等）的二进制位。

2. 常见位运算符

按位与（&）

• 规则：对两个操作数的每一位进行比较，如果两个对应位都为 1，则结果位为 1，否则为 0。

int a = 5; // 二进制: 00000101
int b = 3; // 二进制: 00000011
int result = a & b; 
// 计算过程:
// 00000101
// & 00000011
// -------
// 00000001
// 结果为1
Console.WriteLine(result); 

按位或（|）

• 规则：对两个操作数的每一位进行比较，如果两个对应位中有一个为 1，则结果位为 1，只有当两个对应位都为 0 时，结果位才为 0。

int a = 5; // 二进制: 00000101
int b = 3; // 二进制: 00000011
int result = a | b; 
// 计算过程:
// 00000101
// | 00000011
// -------
// 00000111
// 结果为7
Console.WriteLine(result); 

按位异或（^）

• 规则：对两个操作数的每一位进行比较，如果两个对应位不同（一个为 0，另一个为 1），则结果位为 1，否则为 0。

int a = 5; // 二进制: 00000101
int b = 3; // 二进制: 00000011
int result = a ^ b; 
// 计算过程:
// 00000101
// ^ 00000011
// -------
// 00000110
// 结果为6
Console.WriteLine(result); 

按位取反（~）

• 规则：对操作数的-每一位进行取反，0 变 1，1 变 0。
• 快速计算方法 ~8=-8-1=-8,  ~-8=-(-8)-1=7 原数的相反数减一

int a = 5; // 二进制: 00000101
int result = ~a; 
// 计算过程:
// 00000101
// ~ ------
// 11111010
// 在有符号整数中，这是 -6 的补码表示
Console.WriteLine(result); 

左移（<<）

• 规则：将操作数的二进制位向左移动指定的位数，右边空出的位用 0 填充。

int a = 5; // 二进制: 00000101
int result = a << 2; 
// 计算过程:
// 00000101 左移2位
// ------
// 00010100
// 结果为20
Console.WriteLine(result); 

右移（>>）

• 规则：将操作数的二进制位向右移动指定的位数。对于有符号整数，若为正数，左边空出的位用 0 填充；若为负数，左边空出的位用 1 填充。对于无符号整数，左边空出的位始终用 0 填充。
• 示例（有符号整数，正数）：

int a = 20; // 二进制: 00010100
int result = a >> 2; 
// 计算过程:
// 00010100 右移2位
// ------
// 00000101
// 结果为5
Console.WriteLine(result); 

• 示例（有符号整数，负数）：

int a = -20; // 二进制补码: 11101100
int result = a >> 2; 
// 计算过程:
// 11101100 右移2位
// ------
// 11111011
// 结果为 -5
Console.WriteLine(result); 

流程控制

1. if 条件判断

基本 if 语句

• 语法：if (条件表达式) { 语句块; }
• 解释：条件表达式的结果必须是布尔值（true 或 false）。如果条件表达式的值为 true，则执行大括号内的语句块；如果为 false，则跳过该语句块。

int num = 10;
if (num > 5)
{
    Console.WriteLine("数字大于5");
}

if - else 语句

• 语法：if (条件表达式) { 语句块1; } else { 语句块2; }
• 解释：如果条件表达式为 true，执行语句块 1；否则执行语句块 2。

int num = 3;
if (num > 5)
{
    Console.WriteLine("数字大于5");
}
else
{
    Console.WriteLine("数字小于或等于5");
}

if - else if - else 语句

if (a > b)
{
    // 满足条件执行
    Console.WriteLine("a > b");
}
else if (a < b)
{
    // 不满足上一个条件，满足这个条件，执行此处
    Console.WriteLine("a < b");
}
else
{
    // 以上条件都不满足时执行
    Console.WriteLine("a = b");
}

//解释：依次判断条件表达式 1、条件表达式 2 等。

//如果条件表达式 1 为 true，执行语句块 1；

//如果条件表达式 1 为 false 且条件表达式 2 为 true，执行语句块 2；

//如果所有条件表达式都为 false，执行语句块 3。

eg：

int score = 75;
if (score >= 90)
{
    Console.WriteLine("成绩等级为A");
}
else if (score >= 80)
{
    Console.WriteLine("成绩等级为B");
}
else if (score >= 70)
{
    Console.WriteLine("成绩等级为C");
}
else
{
    Console.WriteLine("成绩等级为D");
}

分支语句嵌套

可进行多层判断，提升代码健壮性。需要先满足一个条件，再进行另一个条件的判断

eg：

int age = 110;
if (age >= 0 & age <= 120)
{
    Console.WriteLine("年龄合法");
    if (age >= 18)
    {
        Console.WriteLine("成年人！");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("未成年人！");
    }
}
else
{
    Console.WriteLine("年龄不合法");
}

switch 语句

switch (表达式)//首先计算 switch 后面括号内的表达式的值。
{
    case 值1: //将该值与各个 case 后的常量值进行比较。
        语句块1; //如果找到匹配的值，就执行对应的语句块，直到遇到 break 语句
        break; //break 语句用于跳出 switch 语句。
    case 值2:
        语句块2;
        break;
    default:  //如果没有任何 case 常量值与表达式的值匹配，则执行 default 后面的语句块
        语句块3;
        break;
}
//default 部分是可选的，如果没有 default 且没有匹配的 case，则 switch 语句不执行任何操作）。

int dayOfWeek = 3;
switch (dayOfWeek)
{
    case 1:
        Console.WriteLine("星期一");
        break;
    case 2:
        Console.WriteLine("星期二");
        break;
    case 3:
        Console.WriteLine("星期三");
        break;
    case 4:
        Console.WriteLine("星期四");
        break;
    case 5:
        Console.WriteLine("星期五");
        break;
    case 6:
        Console.WriteLine("星期六");
        break;
    case 7:
        Console.WriteLine("星期日");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("无效的星期几数值");
        break;
}

if - else 和 switch 的比较

• 适用场景：
  • if - else：适用于各种复杂条件的判断，条件可以是任何布尔表达式，比如比较两个变量、判断字符串是否包含某个子串等。例如，判断一个数是否在某个范围内，if (num >= 10 && num <= 20)。
  • switch：适用于根据一个变量的值进行多路分支，且变量类型通常为整数、字符、枚举等，并且 case 后的常量值是明确且有限的。例如，根据枚举类型的值来执行不同操作。
• 可读性和性能：
  • if - else：当条件判断逻辑复杂且条件表达式多样时，if - else 更灵活，但过多嵌套可能导致代码可读性下降。
  • switch：对于多路分支且条件值明确的情况，switch 语句使代码结构更清晰，可读性更好。在某些情况下，switch 的性能可能略优于复杂的 if - else 嵌套（例如，当 case 数量较多且分布均匀时，编译器可能对 switch 进行更优化的处理）。