Java中字节位旋转实现：SHA-3规范right_encode的int转byte问题

你需要的是字节位反转操作，将标准位序（最右侧为最低位）的字节转换为NIST SHA-3规范要求的左位为低位的格式。比如数值1对应的标准字节是0000 0001，反转后需变为1000 0000。

以下两种实现方法可以满足需求：

方法一：手动位操作（通用实现） #

通过循环逐个提取原字节的每一位，将其放到反转后的对应位置：

public static byte reverseBits(byte b) {
    int reversed = 0;
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        // 提取原字节第i位（从右往左数），放到反转后的第(7-i)位
        reversed |= ((b >> i) & 1) << (7 - i);
    }
    return (byte) reversed;
}

使用示例：

int n = 1;
byte originalByte = (byte) n; // 对应二进制 0000 0001
byte reversedByte = reverseBits(originalByte); // 对应二进制 1000 0000

方法二：查表法（高效实现） #

如果需要频繁调用该操作，预存所有256种字节的反转值，直接查表能显著提升效率：

// 预生成所有字节的位反转值表
private static final byte[] REVERSE_BIT_TABLE = new byte[256];

static {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        int reversed = 0;
        int val = i;
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            reversed |= ((val >> j) & 1) << (7 - j);
        }
        REVERSE_BIT_TABLE[i] = (byte) reversed;
    }
}

public static byte reverseBitsLookup(byte b) {
    // 将有符号byte转为无符号int作为索引
    return REVERSE_BIT_TABLE[b & 0xFF];
}

使用示例：

int n = 1;
byte originalByte = (byte) n;
byte reversedByte = reverseBitsLookup(originalByte); // 得到 1000 0000

补充说明 #

在SHA-3的right_encode函数中，除了单个字节的位反转，还需遵循规范的编码结构：先按左位为低位的顺序编码数值的二进制位，再追加一个表示数值二进制长度的字节（同样需位反转）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pocket