二進位操作 計算bit1的數目 Number of 1 Bits_Leetcode #191

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

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


測試範例

Example 1:

Input: n = 00000000000000000000000000001011
Output: 3
Explanation: The input binary string 00000000000000000000000000001011 has a total of three '1' bits.

Example 2:

Input: n = 00000000000000000000000010000000
Output: 1
Explanation: The input binary string 00000000000000000000000010000000 has a total of one '1' bit.

Example 3:

Input: n = 11111111111111111111111111111101
Output: 31
Explanation: The input binary string 11111111111111111111111111111101 has a total of thirty one '1' bits.

 


約束條件

Constraints:

  • The input must be a binary string of length 32.

 

Follow up: If this function is called many times, how would you optimize it?


演算法

可以透過向右平移和LSB檢查來實現一個高效能的線性時間演算法。

可以想像LSB上頭有一個探針每讀到1個bit1,計數器就累加1,就著再向右平移一次,總共迭代、遞迴32次,最終的計數器累計值就是答案,也就是bit1 的總數。


程式碼 遞迴版本

class Solution:

 def hammingWeight(self, n: int) -> int:
  
  # Base case
  if n == 0 :
   return 0
  
  # General case:
  # hammingWeight(n)
  # = hammingWeight(n / 2) + LSB
  # = hammingWeight(n / 2) + odd bit
  # = hammingWeight(n / 2) + ( n & 1)
  
  # Python's right shift operator is >>
  return (n & 1) + self.hammingWeight( n >> 1 )

複雜度分析

時間複雜度: O(32) = O(1)

線性掃描,從右到左掃描每個bit,總共耗時O(32) = O(1) = 常數級別


空間複雜度: O(32) = O(1)

從右到左掃描每個bit,遞迴深度為O(32) = O(1) = 常數級別


程式碼 迭代版本

class Solution:
 def hammingWeight(self, n: int) -> int:
  
  num_of_1s = 0
  
  for i in range(32):
   
   num_of_1s += (n & 1)
   
   n = n >> 1
   
  return num_of_1s

時間複雜度: O(32) = O(1)

線性掃描,從右到左掃描每個bit,總共耗時O(32) = O(1) = 常數級別


空間複雜度: O(32) = O(1)

從右到左掃描每個bit,迭代長度為O(32) = O(1) = 常數級別


額外補充,Python 在3.10後的版本,提供內建函數,可以直接返回bit 1 count

(若在面試 上機考時,

仍然建議先寫出上方遞迴法或迭代法的演算法,來展現二進位操作的知識與能力)

class Solution:   
 def hammingWeight(self, n: int) -> int:
  
  return n.bit_count()

關鍵知識點

從二進位的規律,想到用平移bitwiseAND 來計算一個二進位表示法裡面有幾個bit 1


Reference:

[1] Python/JS/Java/Go/C++ O( lg n ) by bit-manipulation - Number of 1 Bits - LeetCode

留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
小松鼠的演算法樂園
96會員
427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
嗨!歡迎來到 vocus vocus 方格子是台灣最大的內容創作與知識變現平台,並且計畫持續拓展東南亞等等國際市場。我們致力於打造讓創作者能夠自由發表、累積影響力並獲得實質收益的創作生態圈!「創作至上」是我們的核心價值,我們致力於透過平台功能與服務,賦予創作者更多的可能。 vocus 平台匯聚了
Thumbnail
嗨!歡迎來到 vocus vocus 方格子是台灣最大的內容創作與知識變現平台,並且計畫持續拓展東南亞等等國際市場。我們致力於打造讓創作者能夠自由發表、累積影響力並獲得實質收益的創作生態圈!「創作至上」是我們的核心價值,我們致力於透過平台功能與服務,賦予創作者更多的可能。 vocus 平台匯聚了
Thumbnail
題目敘述 Integer to English Words 給定一個整數num 請轉換成對應的的英文數字表達(One, Two, Three, ... 那種數字表達式)
Thumbnail
題目敘述 Integer to English Words 給定一個整數num 請轉換成對應的的英文數字表達(One, Two, Three, ... 那種數字表達式)
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
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。
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