1611. 使整数变为 0 的最少操作次数

1611. 使整数变为 0 的最少操作次数

格雷码解法的数学原理

1. 格雷码的本质特性

格雷码(Gray Code)是一种二进制编码系统,其中任意两个相邻数的二进制表示仅有一位不同。这个特性与本题要求的"每次只能翻转一个比特位"的操作限制完全匹配,因此n到0的最少位操作次数恰好等于n的格雷码值。

2. 核心数学公式

n的格雷码值计算公式为:

G(n) = n ⊕ (n >> 1)

(⊕表示异或运算,>>表示右移操作)

3. 算法实现逻辑
python 复制代码
def minimumOneBitOperations(n: int) -> int:
    result = 0
    while n > 0:
        result ^= n  # 累积异或结果
        n >>= 1      # 右移消除最低位
    return result
4. 运算过程解析(以n=9为例)
  • 二进制表示:9 = 1001₂
  • 步骤1:result = 0 ⊕ 1001 = 1001(9),n变为100(4)
  • 步骤2:result = 1001 ⊕ 100 = 1101(13),n变为10(2)
  • 步骤3:result = 1101 ⊕ 10 = 1111(15),n变为1(1)
  • 步骤4:result = 1111 ⊕ 1 = 1110(14),n变为0
  • 最终结果:14(与预期一致)
5. 几何意义

可以将二进制数视为n维超立方体的顶点,每次位翻转相当于在立方体的边上移动。格雷码对应着一条遍历所有顶点的哈密顿路径,而算法计算的正是从n点到原点的最短路径长度。

相关推荐
BothSavage16 小时前
Trae远程开发中DeepSeek自定义模型4054错误的排查与修复
算法
小林ixn16 小时前
从暴力到KMP:一道题彻底搞懂字符串匹配的前世今生
算法
烬羽18 小时前
字符串算法入门:从反转字符串到回文判断,面试不再慌
算法·面试
先吃饱再说1 天前
判断回文字符串,从一行代码到双指针优化
算法
黄敬峰2 天前
深入理解算法核心:从递归思想、数组扁平化到快速排序
算法
得物技术2 天前
从狂野代码到按目标生产:得物推荐 AI Harness 的工程化实践|AICon 演讲整理
人工智能·算法·架构
AI小老六2 天前
SkillOpt 架构拆解:把 Skill 文本当参数,用执行轨迹训练 Agent
后端·算法·ai编程
胡萝卜术2 天前
从“分数打架”到“排名投票”:为什么你的ChatBI必须用RRF?
算法·设计模式·面试
Asize2 天前
初识DFS 与 BFS:递归、队列与图遍历
算法