[刷题]剑指offer之不用加减乘除做加法

题目

题目:写一个函数,求两个整数之和,要求在函数体内不得使用+、-、*、/四则运算符号。

思路

虽然一看就知道是使用位运算做这个题目,但还是没做出来。

先理解一下10进制是如何做加法的。例如5+7=12,分为3步。

  1. 先不考虑进位值,5+7得到2.
  2. 再计算进位值,个位上5+7的进位为1,所以进位为1*10=10 (要乘以10是因为个位上进一相当于加10).
  3. 重复1,2,直到没有进位制产生,就结束了。例如本题就是再次计算2+10,不考虑进位为12,计算进位得到0,所以最终结果为32.

对于10进制,还是用到了加法和乘法运算。

对于2进制的计算也是一样的,由于二进制的特殊,还可以用位运算替代加法运算和乘法运算。

按位异或:1^1=0 0^0=0 1^0=1 0^1=1

按位与 :1&1=1 0&0=0 1&0=0 0&1=0

所以按位异或等价于不考虑进位的加法,按位与左移1位表示进位值。

同样考虑5+7,注:5=101,7=111,

  1. 先不考虑进位值,101^111=010
  2. 计算进位值,101&111=101,需要再左移一位,得到1010
  3. 重复1,2
    1. 先不考虑进位值,0010^1010=1000
    2. 计算进位值,0010&1010=0010,再左移一位,得到00100
    3. 重复1,2
      1. 先不考虑进位值,01000^00100=01100
      2. 计算进位值,01000&00100=0,左移之后还是0
      3. 因为进位值为0,所以计算可以终止,最终结果为01100,即12

代码

class Solution {
public:
    int Add(int num1, int num2)
    {
        while(num2 != 0){ //没有进位的时候可以停止迭代
            int temp = num1 ^ num2; //不考虑进位的加法
            num2 = (num1 & num2) << 1; //进位值储存在num2中
            num1 = temp;//将不考虑进位的加法储存在num1中,下次再次计算num1+num2
        }
        return num1;
    }
};

总结

  • 加法运算可以拆解成不考虑进位的加法和只计算进位值两部分

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