位操作技巧：如何翻转一个比特位来最大化连续1的序列长度-优快云博客

位操作技巧：如何翻转一个比特位来最大化连续1的序列长度

interactive-coding-challenges 120+ interactive Python coding interview challenges (algorithms and data structures). Includes Anki flashcards. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/in/interactive-coding-challenges

问题描述

给定一个32位整数，我们需要找到其中一个0比特位并将其翻转为1，使得翻转后得到的连续1的序列长度最长。这个问题的核心在于如何高效地遍历二进制数并找出最佳的翻转位置。

约束条件

输入是一个32位的二进制整数
不需要验证输入长度
输出是一个整数
可以假设输入是有效的
仅考虑正数情况（Python没有逻辑右移操作符）
内存空间足够

关键思路

构建序列计数列表

初始化一个空列表seen来存储连续的0和1的计数
设置初始查找目标looking_for为0（即先查找连续的0）
遍历32位数字的每一位：
- 如果当前位与looking_for不匹配，将当前计数加入seen列表
- 切换查找目标（从0到1或从1到0）
- 重置计数器
将最后的计数加入seen列表

寻找最佳翻转位置

初始化最大结果max_result为0
再次遍历seen列表：
- 只处理0序列的情况
- 根据当前0序列的位置和长度计算可能的最大连续1长度
- 更新max_result

算法实现

class Bits(object):
    MAX_BITS = 32
    
    def _build_seen_list(self, num):
        seen = []
        looking_for = 0
        count = 0
        for _ in range(self.MAX_BITS):
            if num & 1 != looking_for:
                seen.append(count)
                looking_for = not looking_for
                count = 0
            count += 1
            num >>= 1
        seen.append(count)
        return seen
    
    def flip_bit(self, num):
        if num is None:
            raise TypeError('num cannot be None')
        if num == -1:
            return self.MAX_BITS
        if num == 0:
            return 1
        seen = self._build_seen_list(num)
        max_result = 0
        looking_for = 0
        for index, count in enumerate(seen):
            result = 0
            if looking_for == 1:
                looking_for = not looking_for
                continue
            if index == 0:
                if count != 0:
                    try:
                        result = seen[index + 1] + 1
                    except IndexError:
                        result = 1
            elif index == len(seen) - 1:
                result = 1 + seen[index - 1]
            else:
                if count == 1:
                    result = seen[index + 1] + seen[index - 1] + 1
                else:
                    result = max(seen[index + 1], seen[index - 1]) + 1
            if result > max_result:
                max_result = result
            looking_for = not looking_for
        return max_result