vocus logo

方格子 vocus

二進位操作 格雷碼 Gray Code _Leetcode #89

更新 發佈閱讀 4 分鐘
vocus|新世代的創作平台

這題的題目在這裡:Gray Code

題目敘述

題目會給我們一個bit寬度n,要求我們造出所有格雷編碼。

格雷編碼就是一組二進位編碼,每兩個相鄰的編碼的hamming distance都是1。

如果第一次接觸的讀者,可以參考 Wiki Gray Code


測試範例

Example 1:

Input: n = 2
Output: [0,1,3,2]
Explanation:
The binary representation of [0,1,3,2] is [00,01,11,10].
- 00 and 01 differ by one bit
- 01 and 11 differ by one bit
- 11 and 10 differ by one bit
- 10 and 00 differ by one bit
[0,2,3,1] is also a valid gray code sequence, whose binary representation is [00,10,11,01].
- 00 and 10 differ by one bit
- 10 and 11 differ by one bit
- 11 and 01 differ by one bit
- 01 and 00 differ by one bit

Example 2:

Input: n = 1
Output: [0,1]

約束條件

Constraints:

  • 1 <= n <= 16

演算法

用原本gray code 遮罩演算即可,gray碼的精神是和前一個編碼的hamming distance都是1。

這邊用寬度為3的gray code生成,作示範。

寬度為三的gray code,總共會有2^3 = 8個編碼

格雷碼遮罩 i // 2 等價於 i >> 1 等價於 i右移一個bit


i=0

0的binary form是0,右移一個bit還是0

0 XOR 0 = 0 = 十進制的0


i=1

1的binary form是1,右移一個bit是0 (作為格雷碼遮罩)

1 XOR 0 = 1 = 十進制的1


i=2

2的binary form是10,右移一個bit是1 (作為格雷碼遮罩)

10 XOR 01 = 11 = 十進制的3


i=3

3的binary form是11,右移一個bit是1 (作為格雷碼遮罩)

11 XOR 01 = 10 = 十進制的2


...中間依此類推


i=7

7的binary form是111,右移一個bit是11 (作為格雷碼遮罩)

111 XOR 011 = 100 = 十進制的4


最侯,全部蒐集到的格雷編碼,等價的十進制數字就是[0,1,3,2,6,7,5,4]


程式碼

class Solution:
 def grayCode(self, n: int) -> List[int]:
  
  # total 2^n codes for bit length n
  code_count = 1 << n
  
  # generate gray code from 0, and toggle 1 bit on each iteration
  # toggle mask: ( i >> 1 )
  
  gray_codes =[ i ^ ( i >> 1 ) for i in range(code_count) ]
  
  return gray_codes

複雜度分析

時間複雜度: O(2^n)

一次線性掃描,格雷編碼的總數目有2^n個。

空間複雜度: O(2^n)

過程中,會使用到暫存的buffer array: gray_codes,長度為O(2^n)


關鍵知識點

除了字串的鏡像黏貼法,也可以使用gray code原生的遮罩產生法。

格雷碼遮罩 i // 2 等價於 i >> 1 等價於 i右移一個bit


Reference:

[1] Python/JS/C++/Go O(2^n) by toggle bitmask [w/ Example] - Gray Code - LeetCode

留言
avatar-img
小松鼠的演算法樂園
99會員
428內容數
由有業界實戰經驗的演算法工程師, 手把手教你建立解題的框架, 一步步寫出高效、清晰易懂的解題答案。 著重在讓讀者啟發思考、理解演算法,熟悉常見的演算法模板。 深入淺出地介紹題目背後所使用的演算法意義,融會貫通演算法與資料結構的應用。 在幾個經典的題目融入一道題目的多種解法,或者同一招解不同的題目,擴展廣度,並加深印象。
2024/10/06
題目敘述 Rank Transform of an Array 給定一個陣列arr,請根據數字的大小給予序號,序號值介於1~len( set(arr) )之間。 最大的數字給予最大的序號。 次大的數字給予次大的序號。 ...依此類推 最小的數字給予最小的序號1。
Thumbnail
2024/10/06
題目敘述 Rank Transform of an Array 給定一個陣列arr,請根據數字的大小給予序號,序號值介於1~len( set(arr) )之間。 最大的數字給予最大的序號。 次大的數字給予次大的序號。 ...依此類推 最小的數字給予最小的序號1。
Thumbnail
2024/10/01
題目敘述 Check If Array Pairs Are Divisible by k 給定一個長度為偶數的整數陣列arr,和一個整數k 。 我們想把陣列元素兩兩一組組成pair,使得每個pair的總和可以被k整除。 如果做得到,返回True。 如果不行,返回False。
Thumbnail
2024/10/01
題目敘述 Check If Array Pairs Are Divisible by k 給定一個長度為偶數的整數陣列arr,和一個整數k 。 我們想把陣列元素兩兩一組組成pair,使得每個pair的總和可以被k整除。 如果做得到,返回True。 如果不行,返回False。
Thumbnail
2024/09/29
My Calendar II 給定一個行事曆的class定義和行程安排的介面。 請完成下列function 1.建構子MyCalendarTwo() 2.boolean book(int start, int end) 在行事曆加入一項新行程,起始時間為start, 結束時間為end。
Thumbnail
2024/09/29
My Calendar II 給定一個行事曆的class定義和行程安排的介面。 請完成下列function 1.建構子MyCalendarTwo() 2.boolean book(int start, int end) 在行事曆加入一項新行程,起始時間為start, 結束時間為end。
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
《轉轉生》(Re:INCARNATION)為奈及利亞編舞家庫德斯.奧尼奎庫與 Q 舞團創作的當代舞蹈作品,結合拉各斯街頭節奏、Afrobeat/Afrobeats、以及約魯巴宇宙觀的非線性時間,建構出關於輪迴的「誕生—死亡—重生」儀式結構。本文將從約魯巴哲學概念出發,解析其去殖民的身體政治。
Thumbnail
《轉轉生》(Re:INCARNATION)為奈及利亞編舞家庫德斯.奧尼奎庫與 Q 舞團創作的當代舞蹈作品,結合拉各斯街頭節奏、Afrobeat/Afrobeats、以及約魯巴宇宙觀的非線性時間,建構出關於輪迴的「誕生—死亡—重生」儀式結構。本文將從約魯巴哲學概念出發,解析其去殖民的身體政治。
Thumbnail
5 月將於臺北表演藝術中心映演的「2026 北藝嚴選」《海妲・蓋柏樂》,由臺灣劇團「晃晃跨幅町」製作,本文將以從舞台符號、聲音與表演調度切入,討論海妲・蓋柏樂在父權社會結構下的困境,並結合榮格心理學與馮.法蘭茲對「阿尼姆斯」與「永恆少年」原型的分析,理解女人何以走向精神性的操控、毀滅與死亡。
Thumbnail
5 月將於臺北表演藝術中心映演的「2026 北藝嚴選」《海妲・蓋柏樂》,由臺灣劇團「晃晃跨幅町」製作,本文將以從舞台符號、聲音與表演調度切入,討論海妲・蓋柏樂在父權社會結構下的困境,並結合榮格心理學與馮.法蘭茲對「阿尼姆斯」與「永恆少年」原型的分析,理解女人何以走向精神性的操控、毀滅與死亡。
Thumbnail
題目會給定一個存有整數的陣列,要求我們依照下列規則進行排序,由小排到大,升序排列。
Thumbnail
題目會給定一個存有整數的陣列,要求我們依照下列規則進行排序,由小排到大,升序排列。
Thumbnail
題目敘述 Single Number II 給定一個輸入陣列,已知有一個烙單的數字,其他剩餘的數字都恰巧出現三次。 請找出這個烙單的數字。 題目額外提出限制,請使用O(n)線性時間、O(1)常數空間複雜度的演算法。 測試範例 Example 1: Input: nums = [2,2,
Thumbnail
題目敘述 Single Number II 給定一個輸入陣列,已知有一個烙單的數字,其他剩餘的數字都恰巧出現三次。 請找出這個烙單的數字。 題目額外提出限制,請使用O(n)線性時間、O(1)常數空間複雜度的演算法。 測試範例 Example 1: Input: nums = [2,2,
Thumbnail
這題的題目在這裡:Gray Code 題目敘述 題目會給我們一個bit寬度n,要求我們造出所有格雷編碼。 格雷編碼就是一組二進位編碼,每兩個相鄰的編碼的hamming distance都是1。 如果第一次接觸的讀者,可以參考 Wiki Gray Code
Thumbnail
這題的題目在這裡:Gray Code 題目敘述 題目會給我們一個bit寬度n,要求我們造出所有格雷編碼。 格雷編碼就是一組二進位編碼,每兩個相鄰的編碼的hamming distance都是1。 如果第一次接觸的讀者,可以參考 Wiki Gray Code
Thumbnail
題目會給我們一個字串陣列nums,內容都是二進位字串,要求我們造出一個另一個相等長度,新的二進位字串,而且不和字串陣列nums內的重複。 答案可能有不只一組,回傳合任一組合法的答案皆可。
Thumbnail
題目會給我們一個字串陣列nums,內容都是二進位字串,要求我們造出一個另一個相等長度,新的二進位字串,而且不和字串陣列nums內的重複。 答案可能有不只一組,回傳合任一組合法的答案皆可。
Thumbnail
題目敘述 題目會給定三個參數a, b, c。 請問透過bit flip a 或 b 的binary bits,讓 a OR b = c 最少需要幾次bit flip? 題目的原文敘述 測試範例 Example 1: Input: a = 2, b = 6, c = 5 Output:
Thumbnail
題目敘述 題目會給定三個參數a, b, c。 請問透過bit flip a 或 b 的binary bits,讓 a OR b = c 最少需要幾次bit flip? 題目的原文敘述 測試範例 Example 1: Input: a = 2, b = 6, c = 5 Output:
Thumbnail
題目敘述 題目會給我們一個整數,要求我們計算出這個整數的二進位表示法裡面,有幾個bit1? 例如 5 = 二進位的 101 => 有2個 bit1,答案為2 英文版的題目敘述在這裡
Thumbnail
題目敘述 題目會給我們一個整數,要求我們計算出這個整數的二進位表示法裡面,有幾個bit1? 例如 5 = 二進位的 101 => 有2個 bit1,答案為2 英文版的題目敘述在這裡
Thumbnail
這是一場修復文化與重建精神的儀式,觀眾不需要完全看懂《遊林驚夢:巧遇Hagay》,但你能感受心與土地團聚的渴望,也不急著在此處釐清或定義什麼,但你的在場感受,就是一條線索,關於如何找著自己的路徑、自己的聲音。
Thumbnail
這是一場修復文化與重建精神的儀式,觀眾不需要完全看懂《遊林驚夢:巧遇Hagay》,但你能感受心與土地團聚的渴望,也不急著在此處釐清或定義什麼,但你的在場感受,就是一條線索,關於如何找著自己的路徑、自己的聲音。
Thumbnail
題目敘述: Reverse Bits 給定一個32bit的整數,請逆序翻轉其二進位表達式,輸出翻轉過後的數字。 例如輸入是二進位1010111 逆序翻轉後是 1110101,對應的十進位數值是117 測試範例 Example 1: Input: n = 00000010100101000
Thumbnail
題目敘述: Reverse Bits 給定一個32bit的整數,請逆序翻轉其二進位表達式,輸出翻轉過後的數字。 例如輸入是二進位1010111 逆序翻轉後是 1110101,對應的十進位數值是117 測試範例 Example 1: Input: n = 00000010100101000
Thumbnail
題目要求計算兩個二進位字串的相加,並以字串的形式輸出。 字串內容只包含'0'或'1'字元。 複雜度分析 時間複雜度為O(m+n),空間複雜度為O(m+n)。
Thumbnail
題目要求計算兩個二進位字串的相加,並以字串的形式輸出。 字串內容只包含'0'或'1'字元。 複雜度分析 時間複雜度為O(m+n),空間複雜度為O(m+n)。
Thumbnail
本文分析導演巴里・柯斯基(Barrie Kosky)如何運用極簡的舞臺配置,將布萊希特(Bertolt Brecht)的「疏離效果」轉化為視覺奇觀與黑色幽默,探討《三便士歌劇》在當代劇場中的新詮釋,並藉由舞臺、燈光、服裝、音樂等多方面,分析該作如何在保留批判核心的同時,觸及觀眾的觀看位置與人性幽微。
Thumbnail
本文分析導演巴里・柯斯基(Barrie Kosky)如何運用極簡的舞臺配置,將布萊希特(Bertolt Brecht)的「疏離效果」轉化為視覺奇觀與黑色幽默,探討《三便士歌劇》在當代劇場中的新詮釋,並藉由舞臺、燈光、服裝、音樂等多方面,分析該作如何在保留批判核心的同時,觸及觀眾的觀看位置與人性幽微。
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News