在一组数的编码中,若任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同,则称这种编码为格雷码
例如当n为1的时候,格雷码为0,1;n为2的时候,格雷码为00,01,11,10;n为3的时候,格雷码为000,001,011,010,110,111,101,100;
单纯从上面看,这样我们需要输入n的时候输出相应的格雷码应该怎么办?
我们看上面的变换过程,假如我们知道了n-1时候的格雷码,怎么样求出n时候的格雷码呢。观察可以看出,n时候的格雷码首先是在n-1的格雷码情况下顺序在最高位添加0,然后反序在最高位添加1.这样我们就可以得到下面的程序
//格雷码输出 #include <iostream> #include <cstdio> #include <vector> #include <cstring> #include <string> using namespace std; void Gray(vector<string> &v , int bit , int n) { if(bit==n)return ; vector<string> temp; for(int i = 0 ; i < v.size() ; i++) { temp.push_back("0"+v[i]); } for(int i = v.size()-1 ; i >= 0 ; i--) { temp.push_back("1"+v[i]); } v.swap(temp); //交换 Gray(v,bit+1,n); } vector<string> GetGray(int n) { vector<string> v; v.push_back("0"); v.push_back("1"); if(n==1)return v; Gray(v,1,n); return v; } int main() { int n; while(cin>>n) { vector<string> v = GetGray(n); for(int i = 0 ; i < v.size() ; i++) { cout<<v[i]<<" "; } cout<<endl; } return 0; }
这样我们就求出了n时候的格雷码。但是我们有更简单的方法。
首先我们来想一下,格雷码和普通的二进制的编码之间是怎么变化的。
十进制数 |
自然二进制数 |
格雷码 |
十进制数 |
自然二进制数 |
格雷码 |
0 |
0000 |
0000 |
8 |
1000 |
1100 |
1 |
0001 |
0001 |
9 |
1001 |
1101 |
2 |
0010 |
0011 |
10 |
1010 |
1111 |
3 |
0011 |
0010 |
11 |
1011 |
1110 |
4 |
0100 |
0110 |
12 |
1100 |
1010 |
5 |
0101 |
0111 |
13 |
1101 |
1011 |
6 |
0110 |
0101 |
14 |
1110 |
1001 |
7 |
0111 |
0100 |
15 |
1111 |
1000 |
二进制格雷码与自然二进制码的互换
1、自然二进制码转换成二进制格雷码
自然二进制码转换成二进制格雷码,其法则是保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位,而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或,而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。
2、二进制格雷码转换成自然二进制码
二进制格雷码转换成自然二进制码,其法则是保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位,而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或,而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。
static unsigned int DecimaltoGray(unsigned int x) { return x^(x>>1); }
//以上代码实现了unsigned int型数据到格雷码的转换,最高可转换32位自然二进制码,超出32位将溢出。
所以上面的代码可以变为:
//格雷码输出 #include <iostream> #include <cstdio> #include <vector> #include <cstring> #include <string> using namespace std; vector<int> GetGray(int n) { vector<int> v; for(int i = 0 ; i < (1<<n) ; i++) { v.push_back(i^(i>>1)); } return v; } int main() { int n; while(cin>>n) { vector<int> v = GetGray(n); for(int i = 0 ; i < v.size() ; i++) { cout<<v[i]<<" "; } cout<<endl; } return 0; }