【位运算】【二分查找】【C++算法】100160价值和小于等于 K 的最大数字

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本文涉及的基础知识点

二分查找算法合集

位运算

LeetCode100160. 价值和小于等于 K 的最大数字

给你一个整数 k 和一个整数 x 。

令 s 为整数 num 的下标从1 开始的二进制表示。我们说一个整数 num 的 价值 是满足 i % x == 0 且 s[i] 是 设置位 的 i 的数目。

请你返回 最大 整数 num ,满足从 1 到 num 的所有整数的 价值 和小于等于 k 。

注意:

一个整数二进制表示下 设置位 是值为 1 的数位。

一个整数的二进制表示下标从右到左编号,比方说如果 s == 11100 ,那么 s[4] == 1 且 s[2] == 0 。

示例 1:

输入:k = 9, x = 1

输出:6

解释:数字 1 ,2 ,3 ,4 ,5 和 6 二进制表示分别为 "1" ,"10" ,"11" ,"100" ,"101" 和 "110" 。

由于 x 等于 1 ,每个数字的价值分别为所有设置位的数目。

这些数字的所有设置位数目总数是 9 ,所以前 6 个数字的价值和为 9 。

所以答案为 6 。

示例 2:

输入:k = 7, x = 2

输出:9

解释:由于 x 等于 2 ,我们检查每个数字的偶数位。

2 和 3 在二进制表示下的第二个数位为设置位,所以它们的价值和为 2 。

6 和 7 在二进制表示下的第二个数位为设置位,所以它们的价值和为 2 。

8 和 9 在二进制表示下的第四个数位为设置位但第二个数位不是设置位,所以它们的价值和为 2 。

数字 1 ,4 和 5 在二进制下偶数位都不是设置位,所以它们的价值和为 0 。

10 在二进制表示下的第二个数位和第四个数位都是设置位,所以它的价值为 2 。

前 9 个数字的价值和为 6 。

前 10 个数字的价值和为 8,超过了 k = 7 ,所以答案为 9 。

提示:

1 <= k <= 1015

1 <= x <= 8

二分查找

随着num的增加,价值和单调增加。这是二分查找的基础。寻找最后一个符合条件的nums,用左闭右开空间。

如何求1到num第i位的价值和。 由于0不包括1,所以本问题等效与0到num的价值和。

i==0 0 1 ... 周期长度2
i==1 00 01 1 0 11... 周期长度4
i==2 000 001 010 011 1 00 1 01 1 10 111... 周期长度8
...

周期长度 1<<i 。前半个周期,全部是0,后半个周期全部是1。

0,num\]共num+1个数。 * 完整周期数:(num+1)/(1 \<\< i ) 每个周期有半数1 * 不足一个周期的数有iCnt2= (num+1)%(1\<\ 1) { const auto mid = left + (r - left) / 2; if (Cnt(mid, k,x) <= k) { left = mid; } else { r = mid; } } return left; } long long Cnt(long long mid,int k,int x ) { long long llCnt = 0; for (int ii = x; ii <= 60; ii += x) { const long long tmp = 1LL << ii;//周期 const long long cur1 = (mid + 1) / tmp * (tmp / 2); const long long cur2 = max(0LL, (mid + 1) % tmp - tmp / 2); if (LLONG_MAX - llCnt < cur1) { return k + 1; } llCnt += cur1; if (LLONG_MAX - llCnt < cur2) { return k + 1; } llCnt += cur2; } return llCnt; } }; ``` ### 测试用例 ```cpp template void Assert(const T& t1, const T& t2) { assert(t1 == t2); } template void Assert(const vector& v1, const vector& v2) { if (v1.size() != v2.size()) { assert(false); return; } for (int i = 0; i < v1.size(); i++) { Assert(v1[i], v2[i]); } } int main() { long long k; int x; { Solution sln; k = 19, x = 6; auto res = sln.findMaximumNumber(k, x); Assert(50LL, res); } { Solution sln; k = 9, x = 1; auto res = sln.findMaximumNumber(k, x); Assert(6LL, res); } { Solution sln; k = 7, x = 2; auto res = sln.findMaximumNumber(k, x); Assert(9LL, res); } { Solution sln; k = 343883588590415, x = 1; auto res = sln.findMaximumNumber(k, x); //Assert(9LL, res); } } ``` ![](https://file.jishuzhan.net/article/1746435044743843842/3a256c9efc9dce2adc132151f3a43958.webp) ## 扩展阅读 #### 视频课程 有效学习:明确的目标 及时的反馈 拉伸区(难度合适),可以先学简单的课程,请移步CSDN学院,听白银讲师(也就是鄙人)的讲解。 如何你想快 速形成战斗了,为老板分忧,请学习C#入职培训、C++入职培训等课程 #### 相关下载 想高屋建瓴的学习算法,请下载《喜缺全书算法册》doc版 | 我想对大家说的话 | |------------------------------------| | 闻缺陷则喜是一个美好的愿望,早发现问题,早修改问题,给老板节约钱。 | | 子墨子言之:事无终始,无务多业。也就是我们常说的专业的人做专业的事。 | | 如果程序是一条龙,那算法就是他的是睛 | #### 测试环境 操作系统:win7 开发环境: VS2019 **C++17** 或者 操作系统:win10 开发环境: VS2022 **C++17** 如无特殊说明,本**算法**用\*\*C++\*\*实现。 ![](https://file.jishuzhan.net/article/1746435044743843842/1fef9f4e58e292caa82fee193fe2e5d1.webp)

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