《剑指 Offer (第 2 版)》第 15 题:二进制中 1 的个数

第 15 题:二进制中 1 的个数

传送门:二进制中 1 的个数牛客网 online judge 地址

输入一个 32 位整数,输出该数二进制表示中1的个数。

注意

  • 负数在计算机中用其绝对值的补码来表示。

样例1:

输入:9
输出:2
解释:9 的二进制表示是 1001,一共有 2 个 1 。

样例2:

输入:-2
输出:31
解释:-2 在计算机里会被表示成 11111111111111111111111111111110,一共有 31 个 1 。

知识点:1、什么是补码补码就是一个数与另一个数相加,是一个进制表示下很整的数;

2、正数的补码就是它自己,负数在计算机中的表示是它的补码

3、数分为:“有符号整数”与“无符号整数”。

记住:1、n & (n - 1) 把最低位的 1 变成 0

2、Python 中的二进制有陷阱,参考资料:https://www.cnblogs.com/klchang/p/8017627.html

笔记:

二进制中 1 的个数-1
二进制中 1 的个数-2

分析:位运算的问题,看答案做出来的,记住 n & (n-1) 能够消掉最低位的 1 即可。

Python 代码1:一位一位算就可以了,注意,做 32 次就可以了。

class Solution(object):
    def NumberOf1(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        ans = 0
        for i in range(32):
            if n & 1:
                ans += 1
            n = n >> 1

        return ans

Python 代码2:Python 中的数是长整型,因此一开始做的时候,要把高于 32 位的全部砍掉

class Solution(object):
    def NumberOf1(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        # print((-1 & (2**31-1)) >> 1)
        # print((-3) >> 1)
        n = n & (2 ** 32 - 1)
        # print(n)
        count = 0
        while n != 0:
            if n & 1 == 1:
                count += 1
            n = n >> 1
            # print(n)
        return count

Python 代码:以下写法等价

class Solution(object):
    def NumberOf1(self,n):
        """
        :type n: int
        :rtype: int
        """
        counter  = 0
        
        # Python 中的 32 位整数没有溢出这回事,所以要强行变成 32 位
        # 这一步相当于把这个数变成无符号整数,为了通过 judge 才这么做的
        
        n = n & 0xFFFFFFFF
        
        while n:
            n = n &(n-1)
            counter +=1
        return counter

C++ 写法:转成无符号数。

二进制中 1 的个数-3
二进制中 1 的个数-4

  • Java 写法

思路1:

  • 熟悉位运算是关键。
  • 负数左移的时候,最高位补 1,因此,为了避免死循环,先要把最高位变成 0。
二进制中 1 的个数-5
二进制中 1 的个数-6

Java 代码:

public class Solution {
    public int NumberOf1(int n) {
        int count = 0;
        // 负数右移的时候,最高位补 1,因此,为了避免死循环,先要把最高位变成 0
        // 负数右移的时候,最高位补 1,因此,为了避免死循环,先要把最高位变成 0
        // 负数右移的时候,最高位补 1,因此,为了避免死循环,先要把最高位变成 0

        // 为负数的时候,将最高位的 1 变成 0
        // 即由负数变成正数,然后再计算 1 的个数
        if (n < 0) {
            n = n & Integer.MAX_VALUE;
            count++;
        }

        // 当 n 是正数的时候,计算 1 的个数
        while (n != 0) {
            count += n & 1;
            n = n >> 1;
        }
        return count;
    }
}

思路2:

  • 可以使用 1001 作为测试用例来理解,a&(a-1) 的结果会将 a 最右边的 1 变为 0 ,直到 a = 0,还可以先将 a&1 != 0,然后右移 1 位,但不能计算负数的值。
二进制中 1 的个数-7
二进制中 1 的个数-8
二进制中 1 的个数-9

Java 代码:

public class Solution2 {
    public int NumberOf1(int n) {
        int count = 0;
        while (n != 0) {
            count++;
            n = (n - 1) & n;
        }
        return count;
    }
}
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