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编程之美-求二进制1的个数
一个在常见的题目,但是看到编程之美的时候才发现,方法真多,今天来总结一下:
解法一
可以举出一个八位的二进制例子来进行分析。对于一个二进制操作,我们知道,除以一个2,原来的数字将会减少一个0,如果除的过程中有余,那么就表示当前位置有一个1.
以10 100 010为例:
第一次除以2时,商为 1 010 001,余为 0。
第二次除以2时,商为 101 000,余为1。
因此可以根据整型除法的特点求解,代码如下:
public int countBit1(int n) { int num = 0; while (n != 0) { if (n%2 == 1) { num++; } n /= 2; } return num; }
解法二
显然解法二不是最优的,熟悉计算机的都知道,除法的底层是怎么实现的,当然是按移位来完成的,所以移位版的代码
public int countBit2(int n) { int num = 0; while (n != 0) { if ((n & 0x01) == 1) { num++; } n >>>= 1; } return num; }
代码是不是有点长,在简化下:
public int countBit21(int n) { int num = 0; while (n != 0) { num += (n & 1); n >>= 1; } return num; }
解法三
看完上面那个算法,都算是很多人的极限了,在也想不出了好的办法了。分析上面那个算法的复杂度,如果是一个8Bit的整型,需要遍历8次,32Bit的,需要遍历32次。
我们的目的是计算出1的个数,但是我们为啥要去遍历0呢?比如8bit的32: 00 100 000,我们在浪费在了判断是否为0,所以思路来了,直捣黄龙,算法复杂度只与1的个数有关,上代码:
public int countBit3(int n) { int num = 0; while (n != 0) { n &= (n-1);//每一次去掉最右边的一个1(二进制) num++; } return num; }
解法四
到此为止,还有没有更高效的方法?《编程之美》给出的方法是用空间换时间,直接给出Table表,然后直接查询。在频繁使用此函数,此思路也是可取的。但是这个表示怎么生成的?难不成是一个一个数的么?肯定不是,上代码:static const unsigned char BitsSetTable256[256] = { # define B2(n) n, n+1, n+1, n+2 # define B4(n) B2(n), B2(n+1), B2(n+1), B2(n+2) # define B6(n) B4(n), B4(n+1), B4(n+1), B4(n+2) B6(0), B6(1), B6(1), B6(2) }; // To initially generate the table algorithmically: BitsSetTable256[0] = 0; for (int i = 0; i < 256; i++) { BitsSetTable256[i] = (i & 1) + BitsSetTable256[i / 2]; }
为啥突然改C版本了,因为这段代码太难了,也没细看,多层递归。牛逼的读者可以解答一下。
解法五
是不是疯了,还有解法?对,最后一个大招。。。
public int countBit4(int v) { int c; // store the total here int S[] = {1, 2, 4, 8, 16}; // Magic Binary Numbers int B[] = {0x55555555, 0x33333333, 0x0F0F0F0F, 0x00FF00FF, 0x0000FFFF}; c = v - ((v >> 1) & B[0]); c = ((c >> S[1]) & B[1]) + (c & B[1]); c = ((c >> S[2]) + c) & B[2]; c = ((c >> S[3]) + c) & B[3]; c = ((c >> S[4]) + c) & B[4]; return c; }
有没有感觉要疯,给个link自己看吧,大招实在是太多了。。。
http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#CountBitsSetParallel
编程之美-求二进制1的个数
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