Java中打印整数的二进制格式

1. 概述

本文将系统性地介绍在 Java 中如何将整数以二进制格式输出。内容涵盖：

• 手动实现二进制转换的算法逻辑
• 使用 Java 标准库中的内置方法
• 如何生成固定位数（补零）的二进制字符串

目标是帮你快速掌握这些技巧，避免踩坑，提升编码效率。

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2. 手动实现整数转二进制

在使用现成 API 之前，先理解底层原理。整数转二进制的核心是“除2取余，逆序排列”。

✅ 转换步骤：

1. 对数字 n 不断除以 2，记录每次的余数
2. 将 n 更新为商，重复直到 n == 0
3. 将所有余数逆序拼接，即为二进制表示

📌 示例：将 7 转为二进制

步骤	计算	余数	商
1	7 ÷ 2	1	3
2	3 ÷ 2	1	1
3	1 ÷ 2	1	0
结果	逆序余数	→	111

✅ 代码实现

public static String convertIntegerToBinary(int n) {
    if (n == 0) {
        return "0";
    }
    StringBuilder binaryNumber = new StringBuilder();
    while (n > 0) {
        int remainder = n % 2;
        binaryNumber.append(remainder);
        n /= 2;
    }
    binaryNumber = binaryNumber.reverse();
    return binaryNumber.toString();
}

⚠️ 注意：该方法只适用于非负整数。负数涉及补码表示，需特殊处理（见后文）。

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3. 使用 Integer#toBinaryString 方法

Java 提供了开箱即用的工具方法：Integer.toBinaryString(int)，简单粗暴，推荐日常使用。

✅ 方法签名

public static String toBinaryString(int i)

✅ 示例

int n = 7;
String binaryString = Integer.toBinaryString(n);
assertEquals("111", binaryString);

⚠️ 负数处理

对于负数，该方法会直接输出其补码形式（32位）：

System.out.println(Integer.toBinaryString(-1));
// 输出：11111111111111111111111111111111 （32个1）

如果你只需要逻辑上的“二进制表示”，不建议用于负数场景。

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4. 使用 Integer#toString(radix) 方法

Integer.toString(int, int) 是一个更通用的方法，支持任意进制转换。

✅ 方法签名

public static String toString(int i, int radix)

• i：待转换的整数
• radix：进制基数，二进制传 2

✅ 示例

int n = 7;
String binaryString = Integer.toString(n, 2);
assertEquals("111", binaryString);

✅ 灵活性优势

这个方法不仅限于二进制，还能轻松转八进制、十六进制：

Integer.toString(7, 8);   // "7"  → 八进制
Integer.toString(7, 16);  // "7"  → 十六进制
Integer.toString(255, 16); // "ff" → 十六进制

✅ 推荐指数：高。尤其适合需要动态进制转换的场景。

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5. 获取 N 位补零的二进制表示

有时我们需要固定位宽的二进制字符串，比如 8 位（字节）、16 位等。例如：

位宽	数字 7 的表示
4-bit	0111
8-bit	00000111
16-bit	0000000000000111

✅ 方案一：String.format + replace

利用格式化字符串先右对齐空格，再替换为空格为 0。

int n = 7;
String binaryString = String.format("%8s", Integer.toBinaryString(n)).replace(" ", "0");
assertEquals("00000111", binaryString);

📌 原理：%8s 表示输出至少占 8 个字符宽度，不足则左补空格。

✅ 方案二：Apache Commons Lang3 的 StringUtils.leftPad

如果你的项目引入了 commons-lang3，可以直接使用 leftPad。

int n = 7;
String binaryString = StringUtils.leftPad(Integer.toBinaryString(n), 8, '0');
assertEquals("00000111", binaryString);

⚠️ 注意：传入的是字符 '0'，不是字符串 "0"（重载方法存在，但建议统一用 char）。

✅ 自定义工具方法（推荐封装）

public static String toPaddedBinary(int n, int width) {
    return String.format("%" + width + "s", Integer.toBinaryString(n)).replace(' ', '0');
}

使用示例：

toPaddedBinary(7, 8);  // "00000111"
toPaddedBinary(1, 4);  // "0001"

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6. 总结

方法	优点	缺点	推荐场景
手动实现	理解原理	冗余，易出错	学习/面试
Integer.toBinaryString()	简洁，标准 API	不支持补零	日常开发
Integer.toString(i, 2)	通用性强，支持多进制	同上	多进制转换场景
String.format + replace	无需依赖，灵活	稍显啰嗦	无外部依赖项目
StringUtils.leftPad()	语义清晰，代码简洁	需引入 commons-lang3	已使用该库的项目

✅ 最佳实践建议：

• 日常开发首选 Integer.toBinaryString() + String.format 补零
• 若项目已用 commons-lang3，可直接用 leftPad
• 面试时能手写算法加分

所有示例代码已托管至 GitHub：https://github.com/baeldung/java-tutorials（路径：core-java-modules/core-java-numbers-3）