100-28- 整数的二进制表示中1的个数

题目:输入一个整数,求该整数的二进制表达中有多少个1。

例如输入10,由于其二进制表示为1010,有两个1,因此输出2。

最初想法:

int countOne(int n)
{
    int c=0;
    while(n!=0)
    {
        c += n&1;
        n=n>>1;
    }
    printf("%d",c);
    return c;
}

复杂度为 log2(n)。对n为负数时有问题,n>>1进行的是算术移位,左端补1,有数不尽的1、、、、

改进:

int countOne(int n)
{
      int c= 0;
      unsigned int flag = 1;
      while(flag)
      {
            if(i &flag)
                 c++;
           flag = flag << 1;
      }
     return c;
}

避免了负数进入死循环。


//以下是在网上找的方法,很神奇,很强大,就是理解有些难。

int test(int n)
{
    n = (n&0x55555555) + ((n>>1)&0x55555555);
    n = (n&0x33333333) + ((n>>2)&0x33333333);
    n = (n&0x0f0f0f0f) + ((n>>4)&0x0f0f0f0f);
    n = (n&0x00ff00ff) + ((n>>8)&0x00ff00ff);
    n = (n&0x0000ffff) + ((n>>16)&0x0000ffff);
  
    return n;
}

没有循环,5个位运算语句,一次搞定。

比如这个例子,143的二进制表示是10001111,这里只有8位,高位的0怎么进行与的位运算也是0,所以只考虑低位的运算,按照这个算法走一次

+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |   <---143
+---+---+---+---+---+---+---+---+
|  0 1  |  0 0  |  1 0  |  1 0  |   <---第一次运算后
+-------+-------+-------+-------+
|    0 0 0 1    |    0 1 0 0    |   <---第二次运算后
+---------------+---------------+
|        0 0 0 0 0 1 0 1        |   <---第三次运算后,得数为5
+-------------------------------+

这里运用了分治的思想,先计算每对相邻的2位中有几个1,再计算每相邻的4位中有几个1,下来8位,16位,32位,因为2^5=32,所以对于32位的机器,5条位运算语句就够了。

像这里第二行第一个格子中,01就表示前两位有1个1,00表示下来的两位中没有1,其实同理。再下来01+00=0001表示前四位中有1个1,同样的10+10=0100表示低四位中有4个1,最后一步0001+0100=00000101表示整个8位中有5个1。


# 题目重述 问题是:如何实现计算整数 $ x $ 的二进制表示1个数(即 $\text{bitCount}(x)$)? --- # 详解 计算整数 $ x $ 的二进制1个数,有多种实现方式,以下是几种常见方法: ### 方法 1:使用内置函数(推荐) 大多数编程语言提供内置函数快速统计: - **Python**: ```python def bitCount(x): return bin(x).count(&#39;1&#39;) ``` 示例:`bin(7)` 返回 `&#39;0b111&#39;`,`.count(&#39;1&#39;)` 得到 3。 - **C++**: ```cpp int bitCount(int x) { return __builtin_popcount(x); // 对 unsigned int } ``` 若为 long long,使用 `__builtin_popcountll(x)`。 - **Java**: ```java Integer.bitCount(x); ``` --- ### 方法 2:循环移位法 逐位判断是否为 1: ```python def bitCount(x): count = 0 while x: count += x &amp; 1 x &gt;&gt;= 1 return count ``` 注意:此法对负数可能不适用(因符号扩展),建议用于非负整数--- ### 方法 3:布赖恩&middot;克尼根算法(Brian Kernighan&rsquo;s Algorithm) 每次清除最低位的 1: ```python def bitCount(x): count = 0 while x: x &amp;= x - 1 # 清除最右边的 1 count += 1 return count ``` 效率更高,循环次数等于 1个数--- ### 示例验证: - $ x = 6 $,二进制为 `110`,1个数2 - $ x = 7 $,二进制为 `111`,1个数是 3 --- # 知识点 - **二进制表示与位运算**:理解 `&amp;`, `&gt;&gt;`, `&amp;=` 等操作及其对二进制的影响。 - **内置函数的应用**:熟练使用 `bin().count()` 或语言特有函数提高效率。 - **算法优化思想**:掌握 Brian Kernighan 算法减少循环次数。
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