理解 x&=x-1(2021 CSP-J)

2021年的 CSP-j 初赛又挂掉了
比去年更惨
一题题的来分析一下吧
第一题是位运算题
直接就有点沙雕了

语句:for (; x; x &= x - 1) ret++; 题解说这个ret 记录的就是 x的二进制表示中 1 的个数,为什么呢?

分析:

功能:将x转化为2进制,看含有的1的个数。
每执行一次x = x&(x-1),会将x用二进制表示时最右边的一个1变为0,因为x-1将会将该位(x用二进制表示时最右边的一个1)变为0。

当二进制数减1时,处在最后的一个位会减少1,
如果这位本身就是1,那么直接变成0:如10101-->10100;
但如果最后一个是0,那么套用从上一位借一个的原则:如10100-->10011;

到这里发现,相当于从右往左的第一个1会让剩下的所有0再变成1;相当于把这一个减的操作从这一个1处截断。应为当前是0时只会往上一个1位去借,那么这一位是1时往下借,后面一定全部是0;然后我们进行和原来一个数的与操作,就会使得这一个1连同其后的所有位变成0,而更高的位数不会受到影响;

so,一次消去一个1,从右到左消去所有,就实现了计算总数。

每次循环,执行一次x = x&(x-1),会将x用二进制表示时最右边的一个1变为0,同时count计数加1,直到x为0。每次执行x = x&(x-1),假设x的二进制最右边的1在第k位,则其第0 ~ 1-k位全部为0。而x-1,则是第 0 ~ 1-k位全部变为1,而第k位为0。二者按位与,则第0 ~ k位全部变为0。

利用x&(x-1)表达式,还可以用来判断一个数(x)是否是2的n次方。如果一个数是2的n次方,那么这个数用二进制表示时其最高位为1,其余位全部为0。用程序表示如下:

int func(int x)
{
    if( (x&(x-1)) == 0 )
        return 1;
    else
        return 0;
}

完结!

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