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一.题目
二.思路讲解
2.1 思路讲解
关于这题,其实给我们普及了一下异或的另一种叫法------无进位相加 。所谓无进位相加,就是只进行按位加但不处理进位,即 1+1=0 不向前进一位。那么,两个数 a 和 b 的异或结果与它们的真实和之间有什么关系呢?只有两种可能:a ^ b != a + b 或 a ^ b == a + b 。前者之所以不相等,就是因为某些位上发生了进位,导致异或结果比真实和少了这些进位的值。因此,我们只需要找出哪些位发生了进位,然后将这些进位补上,就能得到真实和。
那么如何找出进位呢?观察二进制加法,只有两个位都是 1 时才会产生进位,即 1 & 1 = 1 。所以,我们可以用与运算(&) 来检测哪些位需要进位:a & b 的结果中,为 1 的位就是需要进位的位。但是进位是要加到更高一位上的,所以我们需要将 a & b 的结果左移一位,得到真正的进位值。例如,最低位都是 1,进位就要加到第二位。
然而,进位本身可能又会引发新的进位,就像计算 999 + 1 ,最低位进位后,中间位又会产生进位,一直传递下去。因此,这个过程需要循环进行 ,直到不再产生进位为止。循环的条件就是当前进位不为 0。具体步骤是:
-
先计算 无进位和 :
x = a ^ b。 -
再计算 进位 :
y = (a & b) << 1。 -
然后,将
x作为新的a,y作为新的b,重复上述过程,直到y为 0。最终,
x就是两数之和。
三.代码演示
cpp
class Solution {
public:
int getSum(int a, int b)
{
int sum1 = 0;
int sum2 = 0;
while(b)
{
sum1 = a ^ b;
sum2 = (a & b) << 1;
a = sum1;
b = sum2;
}
return a ^ b;
}
};
四.代码讲解
一、初始化变量
我们定义两个变量 sum1 和 sum2,用于在循环中暂存中间结果。其中 sum1 用于存储无进位相加的结果 ,sum2 用于存储进位值 。初始时,a 和 b 分别为输入的两个整数。
二、循环处理进位
使用 while(b) 循环,条件是 b 不为 0。这是因为 b 代表当前的进位值,只要还有进位,就需要继续计算。在循环内部,执行以下三步:
-
计算无进位和 :
sum1 = a ^ b异或运算模拟了二进制加法中不考虑进位的部分。对于每一位,0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=0(因为进位被分离出去),这正是异或的特性。 -
计算进位值 :
sum2 = (a & b) << 1与运算a & b得到哪些位同时为 1,这些位需要产生进位。然后将结果左移一位,因为进位要加到更高一位上。例如,最低位都是 1,进位应该加到第二位,所以左移一位。 -
更新 a 和 b :将
sum1赋给a,sum2赋给b。 这样,下一轮循环中,a代表当前的无进位和,b代表新的进位。如果还有进位,则继续循环;否则b变为 0,循环结束。
三、循环结束后的处理
当 b 为 0 时,表示已经没有进位,此时 a 中存储的就是最终的和。
四、关键细节
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异或与进位的分离:通过异或和与运算,将加法拆解为无进位和与进位两部分,这是位运算模拟加法的核心思想。
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循环的必要性:进位可能产生连锁反应(如 999+1),需要循环处理直到进位为 0。
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终止条件 :当
b为 0 时,说明没有进位,此时a即为结果。
