剑指 Offer II 003. 前 n 个数字二进制中 1 的个数

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一、题目描述:

给定一个非负整数 n ,请计算 0 到 n 之间的每个数字的二进制表示中 1 的个数,并输出一个数组。

 

示例 1:

输入: n = 2 输出: [0,1,1] 解释: 0 --> 0 1 --> 1 2 --> 10 示例 2:

输入: n = 5 输出: [0,1,1,2,1,2] 解释: 0 --> 0 1 --> 1 2 --> 10 3 --> 11 4 --> 100 5 --> 101  

说明 :

0 <= n <= 105  

进阶:

给出时间复杂度为 O(n*sizeof(integer)) 的解答非常容易。但你可以在线性时间 O(n) 内用一趟扫描做到吗? 要求算法的空间复杂度为 O(n) 。 你能进一步完善解法吗?要求在C++或任何其他语言中不使用任何内置函数(如 C++ 中的 __builtin_popcount )来执行此操作。

二、思路分析:

对于所有的数字,只有奇数和偶数两种: 当前数为奇数,代表前一个数为偶数,所以前一个数的二进制最后一位一定是0,当前的数就是在它原来的基础上加了个1 得到dp[i] = dp[i - 1] + 1 如果当前num为偶数,偶数中 1 的个数一定和除以 2 之后的那个数一样多。因为最低位是 0,除以 2 就是右移一位,也就是把那个 0 抹掉而已,所以 1 的个数是不变的 dp[i] = dp[i/2] 当i 为奇数时有 dp[i - 1] = dp[(i - 1)/2] + 1,即 dp[x] = dp[x/2] + 1 所以总的状态转移方程为dp[i] = dp[i/2] + i % 2,这个方程奇数偶数都满足

三、AC 代码:

class Solution {
    public int[] countBits(int n) {
        int[] dp = new int[n + 1];
        dp[0] = 0;
        for (int i = 1; i <= n; i++){
            // 奇数时,二进制表示中,奇数一定比前面那个偶数多一个 1
            if (i % 2 == 1){
                dp[i] = dp[i - 1] + 1;
            }
            // 偶数时,它的二进制1的位数与i/2 的二进制1的位数相等;
            else{
                dp[i] = dp[i >> 1];
            }
        }

        return dp;
    }
}

四、总结:

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