Java异或运算实战：找重复元素和交换数字的高效做法

作者：袖梨 2026-08-12

Java异或运算实战：找重复元素和交换数字的高效做法的重点在于把前置条件、操作顺序和容易误判的地方分清楚。

一、异或运算

1、异或（^）运算说明

当对两个二进制位进行比较：如果两个位相同，则结果为0；如果两个位不同，则结果为1。

当对两个布尔表达式运算时，两个结果不同（一个true，一个false），返回true；两个结果相同（同为true，同为false），返回false

2、特点

任何数和0做异或运算，结果仍然是原来的数，即a ^ 0 = a。

任何数和其自身做异或运算，结果是0，即a ^ a = 0。

异或运算满足交换律和结合律，即a ^ b ^ a = b ^ a ^ a = b ^ (a ^ a) = b ^ 0 = b。

3、基本示例

int a = 5; // 二进制表示: 0101int b = 3; // 二进制表示: 0011int result = a ^ b; // 异或操作System.out.println("异或结果: " + result); // 输出: 6，二进制表示: 0110

二、算法示例

1、题目

0-999的数组中，添加一个重复的元素，打乱后，找出这个重复元素

import java.util.*;public class XorTest {    public static void main(String[] args) {        // 生成一个0-1000的数组，之后对下标为1000下标元素的值重新生成重复的值        Integer[] arr = new Integer[1001];        for (int x = 0; x < arr.length; x++) {            arr[x] = x;        }        Random r = new Random();        arr[1000] = r.nextInt(1000);   // 0-999的随机数        System.out.println("生成的随机数是:" + arr[1000]);        // 顺序打乱        List<Integer> arrList = new ArrayList<>();        arrList.addAll(Arrays.asList(arr));        Collections.shuffle(arrList);        arr = arrList.toArray(new Integer[0]);// 基础双层循环比较算法        basicMethod(arr);        // 异或算法        xorMethod(arr);    }    // 基础循环比较算法    private static void basicMethod(Integer[] arr) {        long startTime = System.nanoTime();        int result = -1;        itcast:        for (int x = 0; x < arr.length; x++) {            for (int y = x + 1; y < arr.length; y++) {                if (arr[x].intValue() == arr[y].intValue()) {                    result = arr[x];                    break itcast;                }            }        }        System.out.println("这个重复的元素是：" + result);        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println("基础算法共耗时：" + (endTime - startTime) + "纳秒");    }    // 异或算法    private static void xorMethod(Integer[] arr) {        long startTime = System.nanoTime();        // 异或运算符改进        for (int x = 1; x < arr.length; x++) {            arr[0] ^= arr[x];        }        for (int x = 0; x < 1000; x++) {            arr[0] ^= x;        }        System.out.println("这个重复的元素是：" + arr[0]);        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println("异或共耗时：" + (endTime - startTime) + "纳秒");    }}

代码如上所示，我们看下运行的结果：

结果看出，两种方法都正确得到了重复的元素值。基础算法用时间是7位数的纳秒值，异或算法用的时间是6位数的纳秒值。可以看出异或运算的效率要高很多。

1秒 = 1000 * 1000 * 1000纳秒（秒，毫秒，微秒，纳秒）

说明：

异或算法正是结合了a ^ 0 = a，a ^ a = 0的特点以及异或运算满足交换律特点。

原理：先将带有重复的数组全部异或一遍，之后在和之前非重复的数组全部异或一遍。此时，非重复的元素之间都异或一次后得到的结果为0，重复值异或了2次又得到了数据本身，所以就找出了重复值。

2、题目：交换两个数字值

package com.zw.study.algorithm;public class XorTest1 {    public static void main(String[] args) {        basicMethod();        xorMethod();    }    // 基础算法，第三方变量    private static void basicMethod() {        long startTime = System.nanoTime();        for (int x = 0; x < 1000; x++) {            int a = 10;        int b = 20;            int temp = a;            a = b;            b = temp;            if (x == 0) {                System.out.println("常规转顺序:" + a + "," + b);            }        }        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println("常规算1000次共耗时：" + (endTime - startTime) + "纳秒");    }    // 异或算法    private static void xorMethod() {        long startTime = System.nanoTime();        for (int x = 0; x < 1000; x++) {        int a = 10;        int b = 20;            a = a ^ b; // a = a ^ b            b = a ^ b; // b = a ^ b = a ^ b ^ b = a;            a = a ^ b; // a = a ^ b = a ^ b ^ a = b;            if (x == 0) {                System.out.println("异或转顺序:" + a + "," + b);            }        }        long endTime = System.nanoTime();        System.out.println("异或算1000次共耗时：" + (endTime - startTime) + "纳秒");    }}

运行上面代码结果如下：