✍️【每日一题】Go题解 2. 位1的个数|Go主题月

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个人评价:对二进制和位逻辑运算熟悉,是此题优化的关键

题目难度:🌟 (参考 LeeCode 简单🌟 、中等🌟 🌟 、困难🌟 🌟 🌟 )

另,通常算法题会考察分析时间复杂度和空间复杂度,可参考笔者之前的文章

「数据结构&算法」必知必会系列:3. 时间 & 空间复杂度(下)

位1的个数

题目描述

191. 位1的个数

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: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: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:11111111111111111111111111111101

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 。

进阶:

如果多次调用这个函数,你将如何优化你的算法?

解题思路

方法一

直接循环检查给定整数 n 的二进制位的每一位是否为 1

这里其实也需要一点位运算的常识,思路如下:

  • 二进制每一位上的数值相当于 2 的 n 次方(右移运算符 × 2)
  • 使用逻辑运算符 & 来判断是否为 1 1&1=1

Golang 实现代码如下:

func hammingWeight(num uint32) (count int) {
    for i := 0; i < 32; i++ {
        if 1 << i & num > 0 {
            count++
        }
    }
    return
}

复杂度?🙌 时间 O(n) 固定为 32 位; 空间 O(1)

方法二

方法一,即使 n 的高位都是 0,也会对此进行循环检查。而且高位计算量较大

因此,另外一个做法是:通过 n & 1 来统计当前 n 的最低位是否为 1,同时每次直接对 n 进行右移

Golang 实现代码如下:

func hammingWeight(num uint32) (count int) {
    for ; num > 0; num >>= 1 {
        if num & 1 == 1 {
            count++
        }
    }
    return
}

官方解答使用了减法,n&(n - 1),其预算结果恰为把 n 的二进制位中的最低位的 1 变为 0 之后的结果。

也可行,但个人觉得位移的可读性更佳,更易理解,性能也更佳~ 啊哈哈

复杂度?🙌 位 1 有多少,遍历多少 O(logn)

注意!num 原值变了,如果需要不变,建议再加一个变量遍历

总结

二进制&位运算应该是计算机基础中的基础,理应直接「方法二」~

作为校招面试题筛选不错的