算法leetcode|89. 格雷编码(rust重拳出击)


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89. 格雷编码:

n 位格雷码序列 是一个由 2n 个整数组成的序列,其中:

  • 每个整数都在范围 0, 2^n^ - 1 内(含 0 和 2n - 1)
  • 第一个整数是 0
  • 一个整数在序列中出现 不超过一次
  • 每对 相邻 整数的二进制表示 恰好一位不同 ,且
  • 第一个 和 最后一个 整数的二进制表示 恰好一位不同

给你一个整数 n ,返回任一有效的 n 位格雷码序列 。

样例 1:

复制代码
输入:
	
	n = 2
	
输出:
	
	[0,1,3,2]
	
解释:

	[0,1,3,2] 的二进制表示是 [00,01,11,10] 。
	- 00 和 01 有一位不同
	- 01 和 11 有一位不同
	- 11 和 10 有一位不同
	- 10 和 00 有一位不同
	[0,2,3,1] 也是一个有效的格雷码序列,其二进制表示是 [00,10,11,01] 。
	- 00 和 10 有一位不同
	- 10 和 11 有一位不同
	- 11 和 01 有一位不同
	- 01 和 00 有一位不同

样例 2:

复制代码
输入:
	
	n = 1
	
输出:
	
	[0,1]

提示:

  • 1 <= n <= 16

分析:

  • 面对这道算法题目,二当家的再次陷入了沉思。
  • 先看看什么是格雷码:

典型的二进制格雷码(Binary Gray Code)简称格雷码,因1953年公开的弗兰克·格雷(Frank Gray,18870913-19690523)专利"Pulse Code Communication"而得名,当初是为了通信,现在则常用于模拟-数字转换和位置-数字转换中。法国电讯工程师波特(Jean-Maurice-Émile Baudot,18450911-19030328)在1880年曾用过的波特码相当于它的一种变形。1941年George Stibitz设计的一种8元二进制机械计数器正好符合格雷码计数器的计数规律。

在一组数的编码中,若任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同,则称这种编码为格雷码(Gray Code),另外由于最大数与最小数之间也仅一位数不同,即"首尾相连",因此又称循环码或反射码。

在数字系统中,常要求代码按一定顺序变化。例如,按自然数递增计数,若采用8421码,则数0111变到1000时四位均要变化,而在实际电路中,4位的变化不可能绝对同时发生,则计数中可能出现短暂的其它代码(1100、1111等)。在特定情况下可能导致电路状态错误或输入错误。使用格雷码可以避免这种错误。格雷码有多种编码形式。

格雷码(Gray Code)曾用过Grey Code、葛莱码、格莱码、戈莱码、循环码、反射二进制码、最小差错码等名字,它们有的不对,有的易与其它名称混淆,建议不要再使用这些曾用名。

  • 重点是相邻的码只能有一位不同。
  • 这题我姑且说它是经验题或者是脑筋急转弯吧,模拟就可以了。
  • 前人根据规律给出了公式 gi = i ^ (i / 2),这样可以轻松保证相邻两个码只有一位不同。

题解:

rust:

rust 复制代码
impl Solution {
    pub fn gray_code(n: i32) -> Vec<i32> {
        (0..1 << n).map(|i| {
            (i >> 1) ^ i
        }).collect()
    }
}

go:

go 复制代码
func grayCode(n int) []int {
    ans := make([]int, 1<<n)
	for i := range ans {
		ans[i] = (i >> 1) ^ i
	}
	return ans
}

c++:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    vector<int> grayCode(int n) {
        vector<int> ans(1 << n);
        for (int i = 0; i < ans.size(); ++i) {
            ans[i] = (i >> 1) ^ i;
        }
        return ans;
    }
};

python:

python 复制代码
class Solution:
    def grayCode(self, n: int) -> List[int]:
        ans = [0] * (1 << n)
        for i in range(1 << n):
            ans[i] = (i >> 1) ^ i
        return ans

java:

java 复制代码
class Solution {
    public List<Integer> grayCode(int n) {
        List<Integer> ans = new ArrayList<Integer>();
        for (int i = 0; i < 1 << n; ++i) {
            ans.add((i >> 1) ^ i);
        }
        return ans;
    }
}

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本文由 二当家的白帽子:https://le-yi.blog.csdn.net/ 博客原创~


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