c#二進制逆序方法詳解
原題
一個整數(shù),可以表示為二進制的形式,請給出盡可能多的方法對二進制進行逆序操作。 例如:10000110 11011000的逆序為 00011011 01100001
分析
題目中說是一個整數(shù),對它的二進制進行逆序。并不是一個01字符串,或者01的數(shù)組。那么我們該如何解決這個問題呢?方法還是比較多的,有的中規(guī)中矩、有的非常巧妙。我們要掌握中規(guī)中規(guī)的方法,見識更多的巧妙的方法。慢慢的,能夠舉一反三,在遇到新的問題時,能夠有靈思妙想。
最直接的方法
直接的方法,很容易想到:有如下代碼:
直接的方法,很容易想到:有如下代碼: int v = 111;
int r = v;
int s = 32;
for (; 0 != v; v >>= 1) {
r <<= 1;
r |= v & 1;
s--;
}
r <<= s;
System.out.println(r);
代碼比較好理解,取到v的最低位,作為r的最高位;v每取一次最低位,則右移一位;r每確定一位,則左移一位。同時記錄移動了多少位,最終要補齊。
通過查表的方法
在遇到位操作的問題時,往往題目中限定了總的位數(shù),比如這個題目,我們可以認為32位。這就給我們帶來了一個以空間換時間的解決思路:查表法。位數(shù)是固定的,可以申請空間,存儲預先計算好的結(jié)果,在計算其他的結(jié)果的時候,則查表即可。
32位相對于查表來講,還是太大了。既然這樣縮小范圍,32個bit,也就是4個byte。每個byte 8bit,可以表示0-255的整數(shù)。可以通過申請256大小的數(shù)組,保存這256個整數(shù),二進制逆序之后的整數(shù)。然后將一個32位的整數(shù),劃分為4個byte,每一個byte查表得到逆序的整數(shù):r1,r2,r3,r4。按照r4r3r2r1順序拼接二進制得到的結(jié)果就是最終的答案。
這是一個思路,大家可以進一步思考,嘗試。
巧妙的方法
我們這里主要分析這個巧妙的方法,核心思想是:分治法。即:
•逆序32位分解為兩個逆序16位的
•逆序16位分解為兩個逆序8位的
•逆序8位分解為兩個逆序4位的
•逆序4位分解為兩個逆序2位的
最后一個2位的逆序,直接交換即可。也就是分治遞歸的終止條件。但是,在上面的過程中,還沒有應用到位操作的技巧。根據(jù)動態(tài)規(guī)劃的思想,我們可以自底向上的解決這個問題:
•每2位為一組,進行交換,完成2位逆序
•每4位為一組,前面2位與后面2位交換,完成4位逆序
•每8位為一組,前面4位和后面4為交換,完成8位的逆序
•每16位為一組,前面8位和后面8位交換,完成16位的逆序
2組16位的交換,完成32位的逆序
通過下面的例子,詳解上面的過程,我們以16位為例:10000110 11011000
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
經(jīng)過4步,逆序完成。推而廣之,總的時間復雜度為O(logn),n是二進制的位數(shù)。這個方法可以推廣到任意位。
示例代碼如下:
int v =111;
v =((v >>1)&0x55555555)|((v &0x55555555)<<1);
v =((v >>2)&0x33333333)|((v &0x33333333)<<2);
v =((v >>4)&0x0F0F0F0F)|((v &0x0F0F0F0F)<<4);
v =((v >>8)&0x00FF00FF)|((v &0x00FF00FF)<<8);
v =( v >>16)|( v <<16);System.out.println(v);上面的思路理解了,代碼不難理解。例如第二行,前邊是取偶數(shù)位,后面是取奇數(shù)位,奇數(shù)位左移一位,偶數(shù)位右移一位,再取或,就是交換了奇數(shù)偶數(shù)位。也就是第一個步驟。
基于位運算的一些巧妙的方法有很多。大家可以自行研究,后面會和大家分享更多的面試題目。
【分析完畢】
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