剑指 Offer 15. 二进制中1的个数

简介: 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).)。

⭐️题目来源



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:n = 11 (控制台输入 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:n = 128 (控制台输入 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:n = 4294967293 (控制台输入 11111111111111111111111111111101,部分语言中 n = -3)
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 。


分析



n&(n-1)位运算的妙用

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n - 1操作:

无论是借位,还是减1,遇到1就停止;

从低位到高位,一直到1,每一位都发生了反转


&运算符:

与运算进行的是这样的算法:


0&0=0,0&1=0,1&0=0,1&1=1


在与运算中两个开关是串联的,如果我们要开灯,需要两个开关都打开灯才会打开。

理解为A与B都打开,则开灯,所以是1&1=1

任意一个开关没打开,都不开灯,所以其他运算都是0

通俗理解为A(与)&B都开则开,否则关


n&(n-1):

通过前两步的简单解释,不难理解最后的&操作,就将之前发生过反转的位都变成0啦,之后就循环 n - 1, n & (n - 1)操作就可以很很简单的计算出二进制位中1的个数。每一次操作,都是遇到1就结束,所以每一次操作都对应有一个1.直到n的所有位都变成了0,说明计算结束。


方法一:逐位判断(执行用时:4 ms 内存消耗:5.3 MB)



算法


算法流程:

1.初始化数量统计变量 res = 0。

2.循环逐位判断: 当 n = 0 时跳出。

3. res += n & 1 : 若 n & 1 = 1n&1=1 ,则统计数 resres 加一。

4. n >>= 1 : 将二进制数字 nn 无符号右移一位( Java 中无符号右移为 “>>>>>>” ) 。

返回统计数量 resres 。

int hammingWeight(uint32_t n) {
    int ret=0;
    while(n>0){
        ret+=n&1;
        n>>=1;
    }
    return ret;
}

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方法二:位运算优化(执行用时:0 ms 内存消耗:5.3 MB)



就是利用我上面写的分析n&(n-1)

int hammingWeight(uint32_t n) {
    int ret=0;
    while(n!=0){
        ret++;
        n=n&(n-1);
    }
    return ret;
}

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总结



最近心理挺紧张的,因为什么事情都想做得更好,所以努力吧,加油!!!

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