输入一个整数n, 计算1到n的和并以16进制输出

这是一个用汇编语言编写的程序,它接收用户输入的一个整数n,然后计算从1到n的所有整数之和,并以16进制的形式显示结果。程序首先通过INT 21H调用来输出提示信息,接收用户输入的n,然后进行计算,最后将求得的和以16进制形式输出。

 

<think> 我们要计算一个整数进制表示中1的个数。注意,整数可能是负数,在C语言中,负数用补码表示。 常见的方法是使用位操作。但是直接右移负数时,对于有符号整数,右移是算术右移(即填充符号位),所以负数右移会不断填充1,导致无限循环。 因此,我们可以使用一个技巧:将整数转换为无符号整数,这样右移就是逻辑右移(填充0),然后我们统计1的个数。 另一种方法是使用 n & (n-1) 的操作,这个操作可以将n的最低位的1变为0,因此我们可以循环直到n变为0,循环次数就是1的个数。但是注意:这种方法对于负数也同样有效,因为负数在内存中是用补码表示的,而n & (n-1)这个操作同样适用于补码。 方法1:转换为无符号整数,然后逐位检查 方法2:使用 n = n & (n-1) 来消除最低位的1 这里我们使用方法2,因为它循环次数少(循环次数等于1的个数)。 注意:对于负数,n-1的行为:例如,n是负数(补码表示),那么n-1会向高位借位,同样能够正确地消去最低位的1。 但是,我们需要考虑一个特殊情况:当n为0时,循环0次,返回0。 因此,我们写出如下代码: 步骤: 初始化计数器 count = 0; 当 n != 0 时,执行: count++; n = n & (n-1); 然而,这里有一个问题:对于有符号整数,当n为负数时,n-1可能会溢出吗?实际上,在C语言中,整数运算是模运算,不存在溢出(但会环绕,不过对于有符号整数,溢出是未定义行为)。因此,为了避免有符号整数溢出的未定义行为,我们可以先将n转换为无符号整数,然后再使用这种方法。 但是,题目中n的范围是-1e9到1e9,这个范围内的整数在32位系统中是可以表示的(32位有符号整数的范围是-2^31~2^31-1,大约是-2e9~2e9),所以n-1不会溢出(因为1e9-1e9都在范围内)。然而,当n为最小的负数(-2^31)时,n-1会变成正的最大值(因为-2147483648-1=2147483647),这是有符号整数的溢出,是未定义行为。但是题目范围是-1e9到1e9,而-1e9大于-2147483648(因为-1e9=-1000000000,而-1000000000大于-2147483648),所以不会出现最小负数。因此,我们可以直接使用有符号整数,因为题目范围不会导致溢出。 但是,为了确保安全,我们可以将输入整数先转换为无符号整数,然后再使用n & (n-1)的方法。 因此,我们这样做: unsigned int m = (unsigned int)n; // 注意:这里直接转换对于负数会保持其二进制表示(即补码的位模式不变),但类型变为无符号整数。 然后对m进行操作。 但是,这里有一个问题:如果系统是64位的,那么int可能是32位,而long可能是64位。题目中n的范围是-1e9到1e9,这个范围在32位int内是足够的(因为32位int最大约21亿)。所以我们可以用unsigned int。 然而,C标准没有规定int一定是32位,但题目中n的范围在-1e9~1e9,所以我们需要至少31位。通常,int至少是16位,但现代系统一般是32位或64位,所以使用int没有问题。但是为了可移植性,我们可以使用unsigned long,或者直接用unsigned int。 但是,我们也可以不用转换,因为n & (n-1)对于负数的补码表示也是有效的,但在有符号整数上进行位操作(尤其是负数)可能会引起一些编译器的警告或未定义行为(比如移位操作),但按位与操作是安全的。不过,为了避免有符号整数右移的未定义行为,我们这里的方法不涉及右移,而是使用n & (n-1),这个操作对于有符号整数也是安全的,因为我们是在进行位运算,而且n-1在题目范围内不会溢出。 因此,我们可以写: int count = 0; while (n) { count++; n = n & (n-1); // 这里n是有符号整数,但题目范围内是安全的 } 但是,这里改变了n的值,如果后续需要原值,我们可以先拷贝一份。 然而,上面的循环在n为负数时,当n不断减小(实际上是绝对值变大)直到最小的负数(-2^31)时,再做n-1会变成正的最大值,然后继续循环。但是题目范围保证不会出现-2^31,所以安全?不,题目范围是-1e9<=n<=1e9,而-1e9(-1000000000)在32位系统中是大于-2147483648的,所以n-1不会导致溢出。 但是,我们上面已经说了,为了避免未定义行为,最好使用无符号整数来操作。 所以,我们推荐使用无符号整数: 代码: unsigned int m = (unsigned int)n; // 注意:直接转换,二进制位不变 int count = 0; while (m) { count++; m = m & (m-1); } 但是,这里有一个问题:如果n是负数,直接转换为unsigned int,那么转换后的值等于 UINT_MAX + 1 + n(根据C标准,有符号转无符号的规则)。但是,这个转换后的二进制位表示原来的有符号整数在内存中的表示是一样的(假设用补码的机器,现在几乎都是补码)。所以我们这样转换后,二进制位的1的个数原来n的补码表示是一样的。因此,这种方法正确。 但是,如果系统不是补码表示呢?C++20C23要求必须补码,但C99、C11允许符号位幅度或者补码。但是,实际上几乎所有现代计算机都使用补码。且题目没有指定系统,我们可以假设是补码系统。 另外,如果整数是32位,但是输入值可能超过32位?题目范围-1e9~1e9,我们知道1e9大约是30位,所以32位足够。 但是,如果系统是16位,那么int可能只有16位,那么1e9就会超出范围。但题目要求输入范围是-1e9到1e9,所以系统至少需要32位,因此我们可能需要用long。但题目没有说明系统,通常我们用int即可(在多数系统中,int是32位)。 但是,为了更通用,我们可以使用unsigned long,因为题目范围1e9在long范围内(即使64位系统,long也是至少32位,通常64位)。 所以,我们可以这样做: unsigned long m = (unsigned long)n; // 这样可以包含更大的范围 但是,题目要求输入整数,范围在-1e9到1e9,我们用unsigned int足够(因为1e9小于2^32-1)。 因此,我们选择使用unsigned int。 但是,有一个问题:当n为负数时,转换为unsigned int,如果系统是32位,那么转换后的值会很大,但二进制位的1的个数还是原来相同(因为补码表示)。 例如:n=-1,在32位系统中,-1的补码是0xFFFFFFFF,转换为unsigned int就是4294967295,然后m & (m-1)操作会一次消除一个1,总共32次。 所以,我们写出如下代码: 注意:输入n可能是int,但题目范围是-1e9~1e9,所以用int存储是安全的。 代码实现: 方法一(使用无符号转换n&(n-1)): </think> 要计算整数进制表示中1的个数,可以利用位运算特性高效实现。以下是两种常用方法及其原理: ### 方法1:`n & (n-1)` 消除最低位1(推荐) **原理**:每次执行 `n = n & (n-1)` 会将最低位的1变为0。循环直到n为0,循环次数即为1的个数。 **优点**:循环次数等于1的个数,效率高(时间复杂度O(k),k为1的位数)。 **处理负数**:需转为无符号整数,避免算术右移问题。 ```c #include <stdio.h> int main() { int n; scanf("%d", &n); unsigned int m = (unsigned int)n; // 转为无符号,保留原始位模式 int count = 0; while (m) { count++; m &= (m - 1); // 消除最低位的1 } printf("%d\n", count); return 0; } ``` ### 方法2:逐位检查 **原理**:用掩码 `1 << i` 检查每一位是否为1。 **注意**:需将n转为无符号整数,避免负数右移填充1导致死循环。 ```c #include <stdio.h> int main() { int n; scanf("%d", &n); unsigned int m = (unsigned int)n; int count = 0; for (int i = 0; i < 32; i++) { // 假设32位整数 if (m & (1U << i)) count++; // 检查第i位 } printf("%d\n", count); return 0; } ``` ### 关键问题解释 1. **负数处理**: 负数在内存中以补码存储(如-1的32位补码为`0xFFFFFFFF`)。直接对有符号整数右移会填充符号位(算术右移),导致死循环。转为无符号整数后右移填充0(逻辑右移)。 2. **`n & (n-1)`原理**: - 当n最低位为1时:`n-1`反转该位,更高位不变,按位与后消除该1(如`0b0011 & 0b0010 = 0b0010`)。 - 当n最低位为0时:`n-1`向高位借位,反转最右侧连续的0直至遇到1(如`0b10100 - 1 = 0b10011`),按位与后消除借位位置的1
评论 2
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值