题⽬描述
输⼊⼀个整数,输出该数 32 位⼆进制表示中 1 的个数。其中负数⽤补码表示。
示例1 输⼊:10 返回值:2 说明:⼗进制中10的32位⼆进制表示为0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1010,其中有两个1。
示例2 输⼊:-1 返回值:32 说明:负数使⽤补码表示 ,-1的32位⼆进制表示为1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111,其中32个1
思路及解答
错误解答(不考虑负数)
⾸先说⼀个错误的解法,很多⼈可能会想到,那就是不断对 2 取余数。但是这种做法有个致命的缺陷,那就是忽略了负数,负数使⽤补码表示的时候,是取反之后加⼀
java
public class Solution {
public int NumberOf1(int n) {
int num = 0;
while (n != 0) {
int tmp = n % 2;
if (tmp == 1||tmp==-1) ++num;
n /= 2;
}
return num;
}
}
字符串遍历
将整数转换为二进制字符串,然后遍历字符串统计'1'的个数。
java
public int NumberOf1(int n) {
String binaryStr = Integer.toBinaryString(n);
int count = 0;
for (int i = 0; i < binaryStr.length(); i++) {
if (binaryStr.charAt(i) == '1') {
count++;
}
}
return count;
}
- 时间复杂度:O(n),n为二进制位数(固定32位)
- 空间复杂度:O(n),需要存储二进制字符串
API调⽤(不推荐)
Java标准库提供了统计二进制1个数的方法。
java
public int hammingWeight(int n) {
return Integer.bitCount(n);
}
位掩码与移位(逐位检查)
使用位掩码和移位操作逐位检查是否为1。
移位算法,把整数当成⼆进制,不断向右移位和1 进⾏与计算。利⽤了所有数和1 进⾏与计算,结果为1则证明最后⼀位是1 。
java
public int NumberOf1(int n) {
int count = 0;
int mask = 1;
for (int i = 0; i < 32; i++) {
if ((n & mask) != 0) {
count++;
}
mask <<= 1;
}
return count;
}
无符号右移:
java
public int NumberOf1(int n) {
int count = 0;
while (n != 0) {
count += (n & 1);
n >>>= 1; // 无符号右移
}
return count;
}
位运算
利用n & (n - 1)
可以消除最右边的1的特性,直到n变为0
⽐如7的⼆进制是111 ,那么7&6=111&110=110=6 ,就完美把最后⼀位1 变成0 了, 6 的⼆进制是110 , 6&5=110&101=100=4 ,也把最后⼀位1 变成了0 。
负数呢?⽐如: 32位-7 = 11111111111111111111111111111001 , 32位-8 = 11111111111111111111111111111000, -7&-8 = 11111111111111111111111111111000

java
public class Solution {
public int NumberOf1(int n) {
int num = 0;
while (n != 0) {
num++;
n &= (n - 1);
}
return num;
}
}