LintCode 236: Swap Bits (位运算经典题)

本文介绍了一种高效利用位操作交换整数中奇数位与偶数位的方法。通过对比繁琐的传统循环实现,文章展示了如何仅用一行代码完成相同任务,极大提升了代码的简洁性和运行效率。

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我之前的做法太繁琐。

class Solution {
public:
    /*
     * @param x: An integer
     * @return: An integer
     */
    int swapOddEvenBits(int x) {
        int len = sizeof(int) * 8;
        for (int i = 0; i < len; i += 2) {
            int even = (x >> i) & 0x1;
            int odd = (x >> i + 1) & 0x1;
            if (odd != even) {
                if (even == 1) {
                    x &= ~(0x1 << i);  //clear i th bit
                    x |= (0x1 << (i + 1)); //set the i+1 th bit
                } else {
                    x &= ~(0x1 << (i + 1));  //clear i+1 th bit
                    x |= (0x1 << i); //set the i th bit
                }
            } 
        }
        
        return x;
    }
};

发现最简单的做法就是:

    int swapOddEvenBits(int x) {
        return ((x & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((x & 0x55555555) << 1);
    }
### C++ 中 `iter_swap` 与 `std::swap` 的用法区别及场景 在 C++ 标准库中,`std::iter_swap` 和 `std::swap` 是两个用于交换元素值的函数,但它们的使用场景和功能存在显著差异。 #### `std::swap` 的功能与特性 `std::swap` 是一个通用的交换函数,可以用于任何类型的数据交换。它的基本实现是通过临时变量来完成两个对象值的交换[^1]。例如: ```cpp int a = 5, b = 10; std::swap(a, b); // 交换 a 和 b 的值 ``` 此外,对于某些特定类型(如标准容器中的元素),`std::swap` 可能会进行优化以提高性能。例如,`std::vector` 的 `swap` 方法可以通过快速交换内部指针来实现高效的元素交换[^4]。 #### `std::iter_swap` 的功能与特性 `std::iter_swap` 是专门为迭代器设计的交换函数。它的作用是通过解引用两个迭代器来交换它们所指向的元素的值。其定义如下: ```cpp template <class ForwardIterator1, class ForwardIterator2> void iter_swap(ForwardIterator1 a, ForwardIterator2 b); ``` `std::iter_swap` 实际上是调用了两次 `std::swap` 来实现元素交换[^1]。例如: ```cpp std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4}; std::iter_swap(vec.begin(), vec.begin() + 1); // 交换 vec[0] 和 vec[1] ``` 上述代码等价于: ```cpp std::swap(*vec.begin(), *(vec.begin() + 1)); ``` #### 主要区别 1. **适用范围** - `std::swap` 可以直接交换任意两个对象的值,而不需要通过迭代器。 - `std::iter_swap` 则需要通过迭代器间接访问对象,并交换它们所指向的值。 2. **使用场景** - 当需要交换具体对象或变量时,使用 `std::swap`。 - 当需要交换由迭代器指向的对象时,使用 `std::iter_swap`。 3. **性能** - `std::swap` 的性能取决于具体类型的实现。如果类型提供了优化的 `swap` 方法,则性能可能更高。 - `std::iter_swap` 的性能与 `std::swap` 相同,因为它本质上是对 `std::swap` 的封装。 #### 示例代码 以下是一个综合示例,展示了两者的用法: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> int main() { int a = 1, b = 2; std::vector<int> vec = {3, 4, 5, 6}; // 使用 std::swap 交换两个变量 std::swap(a, b); std::cout << "a: " << a << ", b: " << b << std::endl; // 使用 std::iter_swap 交换 vector 中的两个元素 std::iter_swap(vec.begin(), vec.begin() + 1); for (const auto& elem : vec) { std::cout << elem << " "; } std::cout << std::endl; return 0; } ``` #### 总结 `std::swap` 更加通用,适用于所有类型的对象交换;而 `std::iter_swap` 是为迭代器设计的工具函数,简化了通过迭代器交换元素的操作。两者在底层都依赖于 `std::swap` 来完成实际的交换操作。
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