二进制中1的个数

二进制中1的个数

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描述

这是一篇面对初级coder的题解。
知识点:二进制,位运算
难度:一星


题解

方法一:暴力方法

分析:题目给一个有符号的整数int,求整数转化成二进制数后,1的个数。

直接根据题目的描述来提出方法一。有2个问题:
问题1: 如何从十进制数转化到二进制数?
问题2:转化为二进制数后,如果判断有1的个数?

方法1:除2取模法。

int val; // input data
int ans = 0;
while (val != 0) {
    int tmp = val % 2;
    if (tmp == 1) ++ans;
    val /= 2;
}

当然这种方法,对于大部分数据是对的,但是对于-2147483648,二进制为1000...000,一共有31个0.因为计算机使用补码存储二进制数据的。对于这个数据,我们的方***输出0,实际上为1.所以这种方法不对。

方法2:二进制移位法

直接将整数看成二进制,然后采用移位的方法。

int val; // input data
int ans = 0;
while (val != 0) {
    if (val & 1) ++ans;
    val >>= 1;
}

代码中val & 1表示val 与 0x000...0001(其中有31个0)进行 & 操作。
val >>= 1表示,如果val的二进制是110,则操作之后会变成011,也就是舍去最低位,然后最高位补0.
但是如果val为负数,最高位会补1,所以对于负数还是有点问题。
我们可以转换一下思路,让一个数0x01从右向左与val的每一位进行&操作来判断

int val; // input data
int ans = 0;
int mark = 0x01;
while (mark != 0) {
    if (mark & val) ++ans;
    mark <<= 1;
}

这个算法可以解决此题,但是需要运行32次。
时间复杂度:O(32)
空间复杂度:O(1)

方法 二:技巧法

对于上一种解法中,无用操作是,如果当前位是0, 还是会做判断,然后一位一位的移动。
如果,给你一种超能力,你一下可以对从右向左的第一位1直接判断,遇到0直接略过,那效率是不是很快。

现考虑二进制数:val :1101000, val-1: 1100111 那么val & (val-1) : 1100000
如果你会了这个操作,是不是这题就很简单了。

int val; // input data
int ans = 0;
while (val != 0) {
    ++ans;
    val = val & (val-1);
}

时间复杂度:O(n) n为val中1的个数
空间复杂度:O(1)

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