15:二进制中1 的个数

题目15:二进制中1 的个数

请实现一个函数,输入一个整数,输出该数二进制表示中1的个数。

举例说明

例如,把9表示成二进制是1001,有2位是1。因此如果输入9,则该函数输出2。

思路

一. 利用Integer类的bitCount()

代码实现

public class _15 {
    public static int numberOfOne(int n) {
        return Integer.bitCount(n);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("数字 9的二进制表示中的1的个数:"+numberOfOne(9));//2
    }
}

输出:

数字 9的二进制表示中的1的个数:2

二. 常规循环

时间复杂度

因为是统计1的个数,那么用输入整数的每一位与1的位与运算就可以简单的实现

代码实现

public class _15 {
    public static int numberOfOne(int n) {  
        int result = 0;// 记录数字中1的位数
        for (int i = 0; i < 32; i++) {//int占32bit
            result += (n & 1);
            n >>>= 1;
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("数字 9的二进制表示中的1的个数:"+numberOfOne(9));//2
    }
}

输出:

数字 9的二进制表示中的1的个数:2

三. n&(n-1)

时间复杂度,其中 M 表示 1 的个数。

一个结论

结论:一个数与该数减一的结果进行与运算n&(n-1),会把该数右边(低位)第一个1变为0,而该位左边保持不变(高位)

例子:比如1100(对应十进制是12),减去1之后的结果是1011(也就是十进制的11),两个数进行与运算之后,我们发现最后的结果是1000(对应十进制的8,当然这个8与后面没有关系,可以略过)。这样我们每进行一次的与运算就消去一个1,这样消到最后肯定是0了,所以我们可以在代码中以这个为循环的终止条件。

代码实现

public class _15 {
    public static int numberOfOne(int n) {
        int result = 0;// 记录数字中1的位数
        while (n != 0) {// 数字的二进制表示中有多少个1就进行多少次操作
            result++;
            // 从最右边的1开始,每一次操作都使n的最右的一个1变成了0,
            // 即使是符号位也会进行操作
            n = (n - 1) & n;
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("数字 9的二进制表示中的1的个数:"+numberOfOne(9));//2
    }
}

输出:

数字 9的二进制表示中的1的个数:2

相关题目:

2的幂

用一条语句判断一个整数是不是2的整数次方。

一个整数如果是2的整数次方,那么它的二进制表示中有且只有一位是1,其他位均为0
把该整数减去1后再和它自己做与运算,那么整数中唯一的1就变成0

从m变成n,改变的bit数目

输入两个整数m和n,计算需要改变m的二进制表示中的多少位才能得到n。

如10的二进制表示为1010,13的二进制表示为1101,所以两个数中不同的位均需要改变,统计两数中不同的位的个数即可;
分两步解决:

  1. 求这两个数的异或
  2. 统计结果中1的位数

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