LC191 位1的个数

一.任务描述:

给定一个正整数 n,编写一个函数,获取一个正整数的二进制形式并返回其二进制表达式中 设置位 的个数(也被称为汉明重量)。

示例 1:

**输入:**n = 11

**输出:**3

解释: 输入的二进制串 1011 中,共有 3 个设置位。

示例 2:

**输入:**n = 128

**输出:**1

解释: 输入的二进制串 10000000 中,共有 1 个设置位。

示例 3:

**输入:**n = 2147483645

**输出:**30

解释: 输入的二进制串 1111111111111111111111111111101 中,共有 30 个设置位。

二.解题思路:

**逐位检查法:**遍历整数的每一位,检查该位是否为1

》时间复杂度:O(k),其中k为整数位数(对于32位整数为O(32))

》空间复杂度:O(1)

三.代码实现:

C

复制代码
int hammingWeight(int n) {
        int ret = 0;
    for (int i = 0; i < 32; i++) {
        if (n & (1u << i)) {
            ret++;
        }
    }
    return ret;
}

四.优化方向:

分治法(并行计算)

C

复制代码
int hammingWeight_parallel(int n) {
    // 第一步:每2位一组,统计1的个数
    // 01 -> 01 (二进制表示1的个数)
    n = (n & 0x55555555) + ((n >> 1) & 0x55555555);
    
    // 第二步:每4位一组,统计1的个数
    n = (n & 0x33333333) + ((n >> 2) & 0x33333333);
    
    // 第三步:每8位一组,统计1的个数
    n = (n & 0x0F0F0F0F) + ((n >> 4) & 0x0F0F0F0F);
    
    // 第四步:每16位一组,统计1的个数
    n = (n & 0x00FF00FF) + ((n >> 8) & 0x00FF00FF);
    
    // 第五步:每32位一组,统计1的个数
    n = (n & 0x0000FFFF) + ((n >> 16) & 0x0000FFFF);
    
    return n;
}

五.总结:

核心技巧:

  • 位运算技巧 :n & (n-1) 消去最低位的1是核心技巧之一

  • 并行计算:通过分治思想,将统计1的个数分解为多个小问题并行解决

  • 空间换时间:查表法通过预计算结果来加速实际计算

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