java Integer.toBinaryString将整数转换为二进制字符串

方法定义

public static String toBinaryString(int i)  

• 功能：将整数转换为二进制（基数2）无符号字符串
• 参数：i - 要转换的整数（包括负数）
• 返回值：二进制字符串（不包含前导零，除非值为0）

功能说明

1. 数值范围处理：
   • 正数：返回常规二进制表示（如 5 → "101"）
   • 负数：返回 32位二进制补码形式（如 -1 → "11111111111111111111111111111111"）
   • 零：返回 "0"
2. 无符号输出：结果不包含 +/- 符号
3. 无前导零：正数省略高位零（最大长度31位），负数固定32位

示例代码

// 正数转换  
System.out.println(Integer.toBinaryString(10));     // "1010"  
System.out.println(Integer.toBinaryString(255));   // "11111111"  

// 负数转换（补码）  
System.out.println(Integer.toBinaryString(-1));    
// 输出："11111111111111111111111111111111"  

System.out.println(Integer.toBinaryString(-10));   
// 输出："11111111111111111111111111110110"  

// 边界值  
System.out.println(Integer.toBinaryString(0));      // "0"  
System.out.println(Integer.toBinaryString(Integer.MAX_VALUE));  
// 输出："1111111111111111111111111111111"（31个1）  

System.out.println(Integer.toBinaryString(Integer.MIN_VALUE));  
// 输出："10000000000000000000000000000000"  

使用技巧

1. 快速验证位运算：

   int flags = 0b1010; // 二进制字面量  
   System.out.println(Integer.toBinaryString(flags)); // "1010"  
   

2. 补零对齐（固定32位显示）：

   String bin = Integer.toBinaryString(10);  
   String padded = String.format("%32s", bin).replace(' ', '0');  
   // 结果：00000000000000000000000000001010  
   

3. 位操作调试：

   int a = 5; // 0101  
   int b = 3; // 0011  
   System.out.println("AND: " + Integer.toBinaryString(a & b)); // 0001  
   

常见错误与注意事项

1. 负数误解：

   • 错误认为 toBinaryString(-1) 返回 "-1"
   • 正确：返回32位全1补码

2. 长度混淆：

   // 正数可能少于32位  
   String s1 = Integer.toBinaryString(1);  // "1"（非32位）  
   

   • 解决方案：需要固定位数时手动补零

3. 八进制/十六进制混淆：

   • 二进制专用方法，其他进制需用：

     Integer.toHexString(255); // "ff"  
     Integer.toOctalString(63); // "77"  
     

最佳实践与性能优化

1. 位掩码可视化：

   final int MASK = 0b00011100; // 28  
   System.out.println("Mask: " + Integer.toBinaryString(MASK));  
   // 输出：11100（自动省略前导零）  
   

2. 高效补零方法（使用位运算）：

   String fixed32 = Integer.toBinaryString( (1 << 31) | i )  
                      .substring(1);  
   

3. 性能关键场景：
   | 场景 | 推荐方案 |
   |----------------------|--------------------------------|
   | 单次转换 | 直接使用 toBinaryString() |
   | 循环中高频调用 | 改用位运算（避免字符串操作） |
   | 需要前导零 | 预处理：String.format("%32s") |

4. 大数组处理优化：

   // 原始方法（创建大量临时字符串）  
   for (int num : numbers) {  
       String bin = Integer.toBinaryString(num);  
   }  
   
   // 优化方案（重用StringBuilder）  
   StringBuilder sb = new StringBuilder(32);  
   for (int num : numbers) {  
       sb.setLength(0);  
       for (int i = 31; i >= 0; i--) {  
           sb.append((num >> i) & 1);  
       }  
       String bin = sb.toString();  
   }  
   

总结