练习5: 计算一个32位无符号整数在二进制中1的个数, 顺便熟悉2进制和16进制

本文介绍了一个简单的算法,用于计算32位无符号整数在二进制表示中1的个数,并通过实例展示了如何使用此算法进行计算。

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  计算一个32位无符号整数在二进制中1的个数.

  如2015, 它的16进制表示是0x7DF,2进制是11111011111, 在二进制中1的个数是10.

  (可以用windows里的计算器,选择程序员,来算16进制和2进制)


下面的实现,是一个很简单,没有优化的方法.


#include "stdafx.h"

int GetOneCount(unsigned int n)
{
	int count=0;
        for(int i=0;i<32;i++)
        { 
          if(n&1)
             count++;
          n=n>>1;
        }
        return count;
}
void main()
{
	unsigned int n1=0x7fffffff;
	unsigned int n2=0xffff;
	unsigned int n3=2015;

	printf("n1=%x %d\n",n1,GetOneCount(n1));
	printf("n2=%x %d\n",n2,GetOneCount(n2));
	printf("n3=%d %d\n",n3,GetOneCount(n3));
}


<think>嗯,用户让我用C语言编写一个程序,求一个整数存储在内存中的二进制1个数,而且不可以使用函数,只要一个主函数。我需要仔细想想怎么实现这个功能。 首先,我得回忆一下,在C语言中,如何统计二进制1个数。常见的方法可能有几种,比如逐检查,或者用n & (n-1)的方法来消除最右边的1,直到数变成0为止。这种方法可能效率更高,因为循环次数等于1个数。 不过用户要求不使用函数,只用一个主函数。所以整个逻辑都要放在main里面。可能需要让用户输入一个整数,然后处理这个数计算其中1个数,再输出结果。 那具体怎么做呢?假设用户输入的整数是int类型,那要考虑负数的情况吗?因为负数的二进制补码形式会有很多1。例如,-1的补码是全1。题目中没有说明是否要处理负数,但一般来说,统计补码中的1个数可能更符合要求。不过,用户提供的例子可能只考虑正数。这里可能需要先明确,但用户没有特别说明,所以应该处理所有整数的情况。 那如何处理呢?如果用移操作的话,对于负数右移的话,在C语言中是算术右移,左边补符号,所以如果用普通的右移操作的话,可能会导致死循环,因为符号一直存在。比如,对于-1来说,右移之后还是-1,这样循环不会结束。所以需要将变量转换为无符号整数来处理,或者使用一个循环固定次数,比如32次(对于32整数)或64次,每次检查一。 或者,可以将输入的整数转换为无符号类型,这样右移的时候左边补0,这样就不会无限循环了。这样的话,不管原来的数是正还是负,都可以正确统计其中的1个数。 所以步骤大概是这样的: 1. 读取用户输入的整数n。 2. 将n转换为无符号整数,或者直接以无符号的方式处理。 3. 初始化一个计数器count为0。 4. 循环,直到n为0: a. 如果n的最低1,count加1。 b. 将n右移一5. 输出count的值。 或者,另一种方法是使用n & (n-1)的方式,每次消除最右边的1,直到n变为0。这样的循环次数等于1个数,可能更高效。但同样,对于负数的情况需要注意。 比如,假设n是负数,那么当用这种方法时,n-1的运算可能会有不同的效果。例如,假设n是-1,即全1的补码,那么n-1会变成-2二进制是全1除了最后一0。但此时n & (n-1)会是-2,这样循环的次数可能不是预期的32次或者64次?这可能有问题。或者,如果转换为无符号数的话,可能更合适。 可能正确的做法是将输入的整数转换为无符号类型,然后进行处理。这样无论原数是否有符号,都按无符号数的二进制形式来处理。 例如: unsigned int m = (unsigned int)n; 然后处理m的值,这样移的时候就不会有符号的问题了。 所以,不管用户输入的是正数还是负数,都可以正确统计二进制中的1个数。 现在,把这些思路写成代码的话,主函数的结构应该是: #include <stdio.h> int main() { int num; scanf("%d", &num); unsigned int m = num; // 转换为无符号类型 int count = 0; while (m) { count += m & 1; m >>= 1; } printf("%d\n", count); return 0; } 但是这样可能有一个问题,比如,当输入的是负数的时候,转换为无符号整数的话,二进制的表示是不同的。例如,在C语言中,intunsigned int的转换是按照模式保持不变的。所以,对于负数来说,转换为unsigned int后,其二进制表示原来的补码形式是一样的。所以,这个转换是正确的,可以正确统计原内存中的二进制中的1个数。 那这样的话,上面的代码应该可以正确工作。 例如,输入-1,在32系统中,unsigned int的二进制是全1,所以count会是32。 测试一下,假设输入的是3,二进制11,count是2。 输入0的话,count是0。 那这样的话,代码应该可以正确统计内存中的二进制1个数。 不过,还有一种情况需要考虑:如果用户使用的是不同的架构,比如int是16或者64的话,代码可能需要调整循环次数。例如,在代码中,如果直接使用m >>=1直到m变为0的话,无论位数多少,都能正确统计。比如,如果是16整数,当m是负数转为无符号后,循环次数是16次,直到所有都被移出。这时候,不管原数的位数多少,都能正确统计。 或者,上面的代码是否正确? 例如,如果输入的是1,那么二进制000...0001,count是1。对于32系统,转换后的无符号数同样正确。 那这样的话,代码应该是正确的。 或者,是否应该使用一个固定次数的循环,比如32次,每次检查每一? 比如: int count =0; for(int i=0; i<32; i++){ if ( (num >> i) & 1 ) count++; } 但是这样,当num是负数的时候,右移i后,符号会被扩展,导致高始终是1。比如,对于int是32的情况下,num是-1的话,每次右移i,最高还是1,所以(num >>i) &1 会是1,所以循环32次的话,count会是32。这同样正确。但这里num的类型是int,右移带符号的整数是算术右移,所以对于每一来说,只有当原数在补码中的该1的时候,才会被统计到。例如,对于负数来说,这种方法是否可行? 或者,这种方法是否正确?比如,对于int类型的num,当i超过0到31的范围时,右移i的行为是否未定义?在C语言中,移超过位数是未定义的行为。例如,如果int是32,那么移超过31是未定义的。因此,这样的循环可能有问题。 所以,为了安全起见,应该避免这种情况。所以之前的用无符号数的方法可能更安全,因为无论移多少,都是逻辑右移,补0,而不会导致无限循环或者未定义行为。 所以,原来的代码是正确的。 那现在,用户的要求是不使用函数,只用一个主函数。那么,代码应该没问题。例如: #include <stdio.h> int main() { int num; scanf("%d", &num); unsigned int m = num; int count = 0; while (m) { count += m & 1; m >>= 1; } printf("%d\n", count); return 0; } 这段代码是否符合用户的要求? 是的,因为它没有使用任何自定义函数,只有主函数。 但有没有例外情况?比如,当输入的数是0的时候,不会进入循环,直接输出0,正确。 那这个代码是否在所有情况下都正确? 例如,对于num为负数时,比如-1,转换后的无符号数是全1,所以循环会执行直到所有都被处理,count会是32(假设是32int)。 是的。例如,在32系统中,unsigned int m = -1的话,m的值是4294967295二进制1。循环中每次检查最后一,然后右移,直到m变成0,所以循环执行32次,每次count加1,所以最终count是32。 所以这段代码是正确的。 因此,这个代码应该能满足用户的需求。</think>以下是使用C语言编写的程序,用于计算一个整数存储在内存中的二进制1个数,仅使用主函数且不调用其他函数: ```c #include <stdio.h> int main() { int num; scanf("%d", &num); // 输入整数 unsigned int m = num; // 转为无符号数处理二进制 int count = 0; // 计数器 while (m) { // 当m不为0时循环 count += m & 1; // 检查最后一是否为1 m >>= 1; // 右移一 } printf("%d\n", count); // 输出结果 return 0; } ``` ### 代码说明: 1. **输入处理**:通过 `scanf` 读取用户输入的整数 `num`。 2. **转换为无符号数**:将 `num` 转换为 `unsigned int` 类型,确保右移时高0,避免符号干扰。 3. **循环统计1个数**: - `m & 1`:检查当前最低是否为1。 - `count += m & 1`:若最低1,计数器加1。 - `m >>= 1`:右移一,处理下一。 4. **输出结果**:循环结束后打印计数器的值,即二进制1个数。 ### 示例: - 输入 `3`(二进制 `11`),输出 `2`。 - 输入 `-1`(补码全1,假设32系统),输出 `32`。 - 输入 `0`,输出 `0`。 此方法适用于正负整数,能正确统计内存中二进制的实际1个数
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