巧用位运算快速计算出数值的反码

一起养成写作习惯！这是我参与「掘金日新计划 · 4 月更文挑战」的第18天，点击查看活动详情。

题目描述

每个非负整数 N 都有其二进制表示。例如， 5 可以被表示为二进制 "101"，11 可以用二进制 "1011" 表示，依此类推。注意，除 N = 0 外，任何二进制表示中都不含前导零。

二进制的反码表示是将每个 1 改为 0 且每个 0 变为 1。例如，二进制数 "101" 的二进制反码为 "010"。

给你一个十进制数 N，请你返回其二进制表示的反码所对应的十进制整数。

示例

输入： 5
输出： 2
解释： 5 的二进制表示为 "101"，其二进制反码为 "010"，也就是十进制中的 2 。

输入： 7
输出： 0
解释： 7 的二进制表示为 "111"，其二进制反码为 "000"，也就是十进制中的 0 。

输入： 10
输出： 5
解释： 10 的二进制表示为 "1010"，其二进制反码为 "0101"，也就是十进制中的 5 。

提示

1. 0 <= N < 10^9

字符串转换

我们可以将目标值转换成二进制的字符串，然后从右往左遍历该字符串，判断其每一位的元素，如果当前位置元素为0，则我们需要在结果变量这边加上对应的值，具体步骤如下：

1. 将目标值转换成二进制字符串
2. 由于二进制是从右往左延伸的，所以我们需要从右往左遍历二进制字符串
3. 定义一个count变量，表示当前二进制位置对应的值，初始值为1
4. 当目标值当前的二进制位为0时，其反码为1，我们需要加上当前位置对应的值
5. count左移一位

class Solution {
    public int bitwiseComplement(int n) {
        String binary = new StringBuilder(Integer.toBinaryString(n)).toString();
        int res = 0, count = 1;
        for(int i = binary.length() - 1; i >= 0; --i){
            if(binary.charAt(i) == '0'){
                res += count;
            }
            count <<= 1;
        }
        return res;
    }
}

异或

异或规则：0⊕0=0，1⊕0=1，0⊕1=1，1⊕1=0（同为0，异为1），我们可以利用这个特性，先得到一个比目标值大，且全部位数都为1的数值，再将其与目标值进行异或运算，即可得到最终结果。

class Solution {
    public int bitwiseComplement(int n) {
        int res = 1;
        while(res < n){
            // 结果左移一位，再加上 1，保持其二进制均为 1 构成
            res = (res << 1) + 1;
        }

        return res ^ n;
    }
}