【华为OD机考B卷 | 100分】整数编码(JAVA题解——也许是全网最优)

前言

本人是算法小白,甚至也没有做过Leetcode。所以,我相信【同为菜鸡的我更能理解作为菜鸡的你们的痛点】。

题干

1. 题目描述

实现一种整数编码方法,使得待编码的数字越小,编码后所占用的字节数越小。

编码规则如下

  1. 编码时7位一组,每个字节的低7位用于存储待编码数字的补码
  2. 字节的最高位表示后续是否还有字节,置1表示后面还有更多的字节,置0表示当前字节为最后一个字节
  3. 采用小端序编码,低位和低字节放在低地址上
  4. 编码结果按16进制数的字符格式输出,小写字母需转换为大写字母

2. 输入描述

输入的为一个字符串表示的正整数

3. 输出描述

输出一个字符串,表示整数编码的16进制码流

4. 示例

示例1:

输入 0
输出 00
说明 输出的16进制字符,不足2位的前面补0。如00,01,02

示例2:

输入 100
输出 64
说明 100的二进制表示为01100100,只需要一个字节进行编码; 字节的最高位置0,剩余7位存储数字100的低7位(1100100),所以编码后的输出为64

示例3:

输入 1000
输出 E807
说明 1000的二进制表示为001111101000,至少需要两个字节进行编码; 第一个字节最高位置1,剩余的7位存储数字1000的第一个低7位(1101000),所以第一个字节的二进制为1110 1000,即E8; 第二个字节最高位置0,剩余的7位存储数字1000的第二个低7位(00111)(高位补2个0,填满7位,得:0000111),所以第二个字节的二进制为0000 0111,即07; 采用小端序编码,所以低字节E8输出在前,高字节07输出在后。

解答

遇到的问题

有了前一次经验,在本次解题过程中没有遇到什么理解上的困难了,但是出现了生僻API的使用困难。如下:

  1. 补码怎么得到?(后来回想起:正数的补码就是原码)
  2. 怎么得到当前数的二进制数?(Integer/Long包装类提供了)
  3. 怎么输出十六进制数?(Integer/Long包装类提供了)
  4. 怎么得到低7位?也许还有的朋友甚至不知道低7位,高位是什么意思(字符串截取)

低n位:从右往左数的n个二进制位

高n位:从左往右数的n个二进制位

解题思路

本次题干的要求其实已经写在了题目描述上,根据题干凝练一下过程就好:

  1. 首先读取一个正整数,获取该正整数的补码,即:二进制原码(正数的补码跟原码相同)
  2. 以7位为单位,循环截取该补码的低7位。如果截取前的字符串长度>7,则在截取字符串的最前面补1,反之补0
  3. 输出当前二进制码对应的十六进制码,若十六进制数长度不足2位,则在前面补0。最后将结果返回出去,再用StringBuilder累加起来

代码示例

java 复制代码
public class IntegerEncoder {

    /**
     * 每次编码的位数
     */
    static final int ENCODER_LENGTH = 7;

    public static void main(String[] args) {

        // 步骤1:读正整数,取补码
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int inputInt = scanner.nextInt();
        String binaryStr = getCompletmentStr(inputInt);
        StringBuilder result = new StringBuilder();

        // 拼凑结果
        for (int endIndex = binaryStr.length(); endIndex > 0; endIndex -= ENCODER_LENGTH) {

            // 步骤2:循环截取该补码的低7位
            int startSubstringIndex = Math.max(endIndex - ENCODER_LENGTH, 0);
            String lower7Bits = binaryStr.substring(startSubstringIndex, endIndex);

            // 处理高1位的值
            char highBit = (endIndex > ENCODER_LENGTH) ? '1' : '0';
            String newBinaryStrAfterEncoder = highBit + lower7Bits;

            // 步骤3:获取当前二进制码对应的十六进制码
            String hexStr = toHexStr(newBinaryStrAfterEncoder);
            result.append(hexStr);
        }

        System.out.println("整数编码后的结果:" + result);
    }

    /**
     * 获取指定正整数的补码
     *
     * @param nums 指定整数
     * @return 整数的补码字符串
     */
    private static String getCompletmentStr(int nums) {
        return Integer.toBinaryString(nums);
    }

    /**
     * 将新的字符串代表的二进制数转换成十六进制字符串
     *
     * @param newNumsStr 新数的二进制数
     * @return 十六进制字符串
     */
    private static String toHexStr(String newNumsStr) {
        int newNums = Integer.parseInt(newNumsStr, 2);
        String hexString = Integer.toHexString(newNums);
        if (hexString.length() == 1) {
            hexString = "0" + hexString;
        }
        return hexString.toUpperCase();
    }
}

代码解读:

我将解题思路中关键的3个步骤,都在代码注释中标明了。也许大家会比较陌生的是以下几点:

  1. Integer包装类提供的获取二进制数,以及获取十六进制数的api(毕竟不常用)
  2. 循环截取低7位的操作使用了String.subString(start, end)这个api。并且,循环使用了倒序跳跃的方式

倒序体现在:从末尾开始遍历

跳跃体现在:并非是一个一个字符串来遍历,而是每次想左挪动7位,即:endIndex -= 7

  1. Integer.parseInt(newNumsStr, 2)这个api也比较陌生。代码中第二个参数2表示是二进制
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