LSGO——LeetCode实战(数组系列): 89题 格雷编码 (Gray Code)

格雷编码是一个二进制数字系统,在该系统中,两个连续的数值仅有一个位数的差异。

给定一个代表编码总位数的非负整数 n,打印其格雷编码序列。格雷编码序列必须以 0 开头。

示例 1:

输入: 2
输出: [0,1,3,2]
解释:
00 - 0
01 - 1
11 - 3
10 - 2

对于给定的 n,其格雷编码序列并不唯一。
例如,[0,2,3,1] 也是一个有效的格雷编码序列。

00 - 0
10 - 2
11 - 3
01 - 1
示例 2:

输入: 0
输出: [0]
解释: 我们定义格雷编码序列必须以 0 开头。
给定编码总位数为 n 的格雷编码序列,其长度为 2n。当 n = 0 时,长度为 20 = 1。
因此,当 n = 0 时,其格雷编码序列为 [0]。

来源:力扣(LeetCode)
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解法一:

思路:

  • 设 n 阶格雷码集合为 G(n),则 G(n+1) 阶格雷码为:
    给 G(n) 阶格雷码每个元素二进制形式前面添加 0,得到 G’(n);
    给 G’(n)每个元素二进制形式前面添加 1,得到 R(n);
    G(n+1) = G’(n) ∪ R(n) 拼接两个集合即可得到下一阶格雷码。
  • 根据以上规律,可从 00 阶格雷码推导致任何阶格雷码。
  • 代码解析:
    由于最高位前默认为 0,因此 G’(n) = G(n),只需在 res(即 G(n))后添加 R’(n) 即可;
    计算 R’(n):执行 head = 1 << i 计算出对应位数(转为十进制),以给 R(n)前添加 1 得到对应 R’(n);
class Solution(object):
    def grayCode(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: List[int]
        """
        res, head = [0], 1
        for i in range(n):
            for j in range(len(res) - 1, -1, -1):
                res.append(head + res[j])
            head <<= 1
        return res

解法二:

class Solution(object):
    def grayCode(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: List[int]
        """
        res =[]
        for i in range(1<<n):    # 遍历2^n次
            res.append(i ^ i>>1)
        return res

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