算法 LC 颠倒二进制位

颠倒给定的 32 位无符号整数的二进制位。

示例 1:

输入:n = 00000010100101000001111010011100
输出:964176192 (00111001011110000010100101000000)
解释:输入的二进制串 00000010100101000001111010011100 表示无符号整数 43261596,
因此返回 964176192,其二进制表示形式为 00111001011110000010100101000000。
示例 2:

输入:n = 11111111111111111111111111111101
输出:3221225471 (10111111111111111111111111111111)
解释:输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 表示无符号整数 4294967293,
因此返回 3221225471 其二进制表示形式为 10111111111111111111111111111111 。

题解

思路1: 逐位颠倒

将n视作一个长为32的二进制串,从低位往高位枚举n的每一位,将其倒序添加到翻转结果rev中。

颠倒二进制,即 原本的最低位,会到最高位
n对2取余,即可获得最低位的数值
每次将最低位转到最高位后,重新赋值n = n/2 直到n为0
由于是32位,第一次取余后的值乘以2的31次方即到最高位 第二次是乘以2的30次方...

    static public func reverseBits1(_ n: Int) -> Int {
        var n = n
        var rev = 0
        var count = 0
        while n > 0 {
            let a = n%2
            rev += a * 1<<(31-count)
            n = n/2
            count += 1
        }
        return rev
        
    }

思路2:位运算分治
对于递归的最底层,我们需要交换所有奇偶位:

取出所有奇数位和偶数位;
将奇数位移到偶数位上,偶数位移到奇数位上。
类似地,对于倒数第二层,每两位分一组,按组号取出所有奇数组和偶数组,然后将奇数组移到偶数组上,偶数组移到奇数组上。以此类推。

    static public func reverseBits2(_ n: Int) -> Int {
        var n = n
        //交换左右两边16位数
        n = (n >> 16) | (n << 16)
        //交换左右两边8位数
        n = ((n & 0b1111_1111_0000_0000_1111_1111_0000_0000) >> 8)
          | ((n & 0b0000_0000_1111_1111_0000_0000_1111_1111) << 8)
        //交换左右两边4位数
        n = ((n & 0b1111_0000_1111_0000_1111_0000_1111_0000) >> 4)
          | ((n & 0b0000_1111_0000_1111_0000_1111_0000_1111) << 4)
        //交换左右两边2位数
        n = ((n & 0b1100_1100_1100_1100_1100_1100_1100_1100) >> 2)
          | ((n & 0b0011_0011_0011_0011_0011_0011_0011_0011) << 2)
        //交换左右两边1位数
        n = ((n & 0b1010_1010_1010_1010_1010_1010_1010_1010) >> 1)
          | ((n & 0b0101_0101_0101_0101_0101_0101_0101_0101) << 1)

        return n


    }
    static public func reverseBits3(_ n: Int) -> Int {
        var rev = n
        //低16位与高16位交换
        rev = (rev >> 16) | (rev << 16)

        //每16位中低8位和高8位交换; 1111是f (这里每一个十六进制的数字都代表4位二进制)
        // 右移8位得到高位的8位,左移8位得到低位的8位
        rev = ((rev & 0xff00ff00) >> 8) | ((rev & 0x00ff00ff) << 8)

        //每8位中低4位和高4位交换;
        rev = ((rev & 0xf0f0f0f0) >> 4) | ((rev & 0x0f0f0f0f) << 4)

        //每4位中低2位和高2位交换; 1100是c, 0011是3
        rev = ((rev & 0xcccccccc) >> 2) | ((rev & 0x33333333) << 2)

        //每2位中低1位和高1位交换; 1010是a, 0101是5
        rev = ((rev & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((rev & 0x55555555) << 1)

        return rev



    }

参考:https://leetcode-cn.com/problems/reverse-bits/solution/dian-dao-er-jin-zhi-wei-by-leetcode-solu-yhxz/
https://leetcode-cn.com/problems/reverse-bits

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