Leetcode 颠倒二进制位

以下是对所提供的代码进行中文解释以及其算法思想分析:


算法思想

这段代码的目标是反转一个32位整数的二进制位。

核心思路是:

  1. 逐位提取: 利用位操作从输入整数的最低位开始,逐位提取其二进制位。
  2. 逐位插入: 将提取到的位插入到结果整数中,并将结果按要求向左移位以构建反转后的二进制数。
  3. 依次处理: 将输入整数右移以处理其余的位,直到所有32位都被处理完成。

通过这种逐位操作,无论是正数还是负数,都可以实现反转操作。Java 使用补码形式表示有符号整数,因此不需要额外处理符号问题。


代码逐步解析

java 复制代码
public int reverseBits(int n) {
    int result = 0; // 用于存储反转后的结果
    for (int i = 0; i < 32; i++) { // 需要处理32位
        int bit = n & 1; // 提取当前最低位(n的最后一位)
        result = (result << 1) | bit; // 将结果左移一位,并将提取的位加入到结果中
        n >>= 1; // 将输入整数右移一位,准备处理下一位
    }
    return result; // 返回反转后的整数
}

关键步骤分析

  1. 提取最低位

    java 复制代码
    int bit = n & 1;

    n & 1 是一个位操作,它将提取出整数 n 的最低位。例如:

    • 如果 n = 5 (0101),则 n & 1 = 1
    • 如果 n = 6 (0110),则 n & 1 = 0
  2. 将提取的位加入结果

    java 复制代码
    result = (result << 1) | bit;
    • result << 1 表示将结果的二进制位左移一位,为新提取的位留出位置。
    • | bit 表示将提取的位加入结果。例如:
      • 假设 result = 010 (2),提取的 bit = 1,则操作后 result = 101 (5)
  3. 右移输入整数

    java 复制代码
    n >>= 1;

    将输入整数 n 的二进制位右移一位,以便在下一次循环中处理下一个最低位。

  4. 循环32次

    • 因为输入是一个32位整数,所以需要循环32次,逐一处理所有的位。

输入输出示例

以示例1(输入 n = 43261596)为例:

  • n 的二进制表示为:00000010100101000001111010011100
  • 反转后的结果为:00111001011110000010100101000000
  • 输出整数为:964176192

以示例2(输入 n = -3)为例:

  • n 的二进制补码表示为:11111111111111111111111111111101
  • 反转后的结果为:10111111111111111111111111111111
  • 输出整数为:-1073741825

总结

这段代码的关键在于利用位运算逐位处理,结合移位操作构建反转结果。由于 Java 对有符号整数的补码处理特点,代码对正数和负数均适用,无需特别处理符号问题。

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