个人评价:对二进制和位逻辑运算熟悉,是此题优化的关键
题目难度:🌟 (参考 LeeCode 简单🌟 、中等🌟 🌟 、困难🌟 🌟 🌟 )
另,通常算法题会考察分析时间复杂度和空间复杂度,可参考笔者之前的文章
位1的个数
题目描述
编写一个函数,输入是一个无符号整数(以二进制串的形式),返回其二进制表达式中数字位数为 ‘1’ 的个数(也被称为汉明重量)。
提示:
请注意,在某些语言(如 Java)中,没有无符号整数类型。在这种情况下,输入和输出都将被指定为有符号整数类型,并且不应影响您的实现,因为无论整数是有符号的还是无符号的,其内部的二进制表示形式都是相同的。 在 Java 中,编译器使用二进制补码记法来表示有符号整数。因此,在上面的 示例 3 中,输入表示有符号整数 -3。
示例 1:
输入:00000000000000000000000000001011
输出:3
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000000001011 中,共有三位为 ‘1’。
示例 2:
输入:00000000000000000000000010000000
输出:1
**解释:**输入的二进制串 00000000000000000000000010000000 中,共有一位为 ‘1’。
示例 3:
输入:11111111111111111111111111111101
输出:31
**解释:**输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 中,共有 31 位为 ‘1’。
提示:
输入必须是长度为 32 的 二进制串 。
进阶:
如果多次调用这个函数,你将如何优化你的算法?
解题思路
方法一
直接循环检查给定整数 n 的二进制位的每一位是否为 1
这里其实也需要一点位运算的常识,思路如下:
- 二进制每一位上的数值相当于 2 的 n 次方(右移运算符 × 2)
- 使用逻辑运算符 & 来判断是否为 1
1&1=1
Golang 实现代码如下:
func hammingWeight(num uint32) (count int) {
for i := 0; i < 32; i++ {
if 1 << i & num > 0 {
count++
}
}
return
}
复杂度?🙌 时间 O(n) 固定为 32 位; 空间 O(1)
方法二
方法一,即使 n 的高位都是 0,也会对此进行循环检查。而且高位计算量较大
因此,另外一个做法是:通过 n & 1 来统计当前 n 的最低位是否为 1,同时每次直接对 n 进行右移
Golang 实现代码如下:
func hammingWeight(num uint32) (count int) {
for ; num > 0; num >>= 1 {
if num & 1 == 1 {
count++
}
}
return
}
官方解答使用了减法,n&(n - 1),其预算结果恰为把 n 的二进制位中的最低位的 1 变为 0 之后的结果。
也可行,但个人觉得位移的可读性更佳,更易理解,性能也更佳~ 啊哈哈
复杂度?🙌 位 1 有多少,遍历多少 O(logn)
注意!num 原值变了,如果需要不变,建议再加一个变量遍历
总结
二进制&位运算应该是计算机基础中的基础,理应直接「方法二」~
作为校招面试题筛选不错的