Leetcode 338. 比特位计数(Python3)

故事扮演 提交于 2019-11-28 11:51:50

338. 比特位计数

给定一个非负整数 num。对于 0 ≤ i ≤ num 范围中的每个数字 ,计算其二进制数中的 1 的数目并将它们作为数组返回。

示例 1:

输入: 2
输出: [0,1,1]

示例 2:

输入: 5
输出: [0,1,1,2,1,2]

进阶:

  • 给出时间复杂度为O(n*sizeof(integer))的解答非常容易。但你可以在线性时间O(n)内用一趟扫描做到吗?
  • 要求算法的空间复杂度为O(n)
  • 你能进一步完善解法吗?要求在C++或任何其他语言中不使用任何内置函数(如 C++ 中的 __builtin_popcount)来执行此操作。

 

代码:

class Solution:
    def countBits(self, num):
        """
        :type num: int
        :rtype: List[int]
        """
        res = []
        for i in range(num):
            count = 0
            while i:
                i = i & (i - 1)
                count += 1
            res.append(count)
        return res

总结:

利用位运算 i = i & (i - 1) 来清除i的二进制中最后位的1

 

优化时间复杂度:

class Solution:
    def countBits(self, num):
        """
        :type num: int
        :rtype: List[int]
        """
        res = [0]*(num+1)
        for i in range(1,num+1):
            res[i] += res[i & (i - 1)] + 1
        return res

 

总结一些位运算的实用操作:

  1. x & 1 == 1 or == 0 判断奇偶  x %2 == 1 or == 0
  2. x = x &(x - 1) 清零最低位的1
  3. x & -x 得到最低位的1

异或操作的6种特点:

  1. x ^ 0 = x
  2. x ^ 1s = ~x                         // 1s == ~0 
  3. x ^ (~x) = 1s
  4. x ^ x =0
  5. a ^ b = c --> a ^ c = b , b ^ c = a        //swap
  6. a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c      //associative

更为复杂的7种位运算操作:(了解即可)

  1. 将x最右边的n位清零:x & (~0 << n)
  2. 获取x的第n位值(0或1):(x >> n) & 1
  3. 获取x的第n位的幂值:x & (1 << (n-1)) 
  4. 仅将第n位置的为1:x | (1 << n)
  5. 仅将第n位置的为0:x & (~(1 << n))
  6. 将x最高位至第n位(含)清零:x & ((1 << n) - 1)
  7. 将第n位至第0位(含)清零:x & (~((1 << (n + 1)) - 1))

 

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