二进制中1的个数

本文介绍三种高效算法来计算整数二进制表示中1的个数,包括位运算、循环移位及减法技巧,探讨各方法的优缺点。

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   请实现一个函数,输入一个整数,输出该数二进制表示中1的个数。例如把9表示成二进制是1001,有2位是1。因此,如果输入9,该函数输出2。

下面介绍三种解法,并分析优缺点:

解法一:先判断整数二进制表示中最右边一位是不是1.接着把输入的整数右移一位,此时原来处于从右边数起第二位被移到最右边了,再判断是不是1,这样每次移动一位,直到整个整数变成0为止。现在问题变成了怎么判断一个整数的最右边是不是1。只要把整数和1做位运算看结果是不是0就知道了。

int NumberOf1(int n)
{
   int count=0;
   while(n)
   {
      if(n&1)
      {
         count++;  
      }
      n=n>>1;
   }
   return count;
}

注意,该解法可能会引起死循环。当上面函数如果传入的是一个负数0x80000000,把该数右移一位时,并不是简单的把最高位的1移到第二位变成0x40000000,而是0xC0000000。这是因为移位前是个负数,仍然要保证移位后是个负数,因此移位后的最高位会设为1。如果一直做右移运算,最终这个数字就会变成0xFFFFFFFF而陷入死循环。

解法二:为了避免死循环,我们可以不右移输入的数字n。首先把n和1做与运算,判断n的最低位是不是为1.接着把1左移一位得到2,再和n做与运算,就能判断n的次低位是不是1。这样反复左移,每次都能判断n的其中一位是不是1。

int NumberOf1(int n)
{
   int count=0;
   unsigned int flag=1;
   while(flag)
   {
      if(n&flag)
      {
         count++;
      }
      flag=flag<<1;
   }
   return count;
}

解法三:把一个整数减去1,再和原整数做与运算,会把该整数最右边一个1变成0.那么一个整数的二进制表示中有多少个1,就可以进行多少次这样的操作。我们以1100位例,它减去1的结果是1011,我们把1100和1011做位与运算,得到的结果是1000,此时我们把1100最右边的1变成了0,结果刚好是1000。

int NumberOf1(int n)
{
  int count=0;
  while(n)
  {
    ++count;
    n=(n-1)&n;
  }
  return count;
}
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