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0191. 位 1 的个数

题目地址(191. 位 1 的个数)

https://leetcode-cn.com/problems/number-of-1-bits/

题目描述

编写一个函数,输入是一个无符号整数,返回其二进制表达式中数字位数为 ‘1’ 的个数(也被称为汉明重量)。
 
示例 1:
输入:00000000000000000000000000001011
输出:3
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000000001011 中,共有三位为 '1'。
示例 2:
输入:00000000000000000000000010000000
输出:1
解释:输入的二进制串 00000000000000000000000010000000 中,共有一位为 '1'。
示例 3:
输入:11111111111111111111111111111101
输出:31
解释:输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 中,共有 31 位为 '1'。
 
提示:
请注意,在某些语言(如 Java)中,没有无符号整数类型。在这种情况下,输入和输出都将被指定为有符号整数类型,并且不应影响您的实现,因为无论整数是有符号的还是无符号的,其内部的二进制表示形式都是相同的。
在 Java 中,编译器使用二进制补码记法来表示有符号整数。因此,在上面的 示例 3 中,输入表示有符号整数 -3。
 
进阶:
如果多次调用这个函数,你将如何优化你的算法?

前置知识

公司

  • 阿里
  • 腾讯
  • 百度
  • 字节
  • apple
  • microsoft

思路

这个题目的大意是: 给定一个无符号的整数, 返回其用二进制表式的时候的 1 的个数。
这里用一个 trick, 可以轻松求出。 就是n & (n - 1) 可以消除 n 最后的一个 1 的原理。
为什么能消除最后一个 1, 其实也比较简单,大家自己想一下
这样我们可以不断进行n = n & (n - 1)直到 n === 0 , 说明没有一个 1 了。 这个时候我们消除了多少1变成一个1都没有了, 就说明n有多少个1了

关键点解析

  1. 1.
    n & (n - 1) 可以消除 n 最后的一个 1 的原理 简化操作
  2. 2.
    bit 运算

代码

语言支持:JS, C++,Python,Java
JavaScript Code:
/*
* @lc app=leetcode id=191 lang=javascript
*
*/
/**
* @param {number} n - a positive integer
* @return {number}
*/
var hammingWeight = function (n) {
let count = 0;
while (n !== 0) {
n = n & (n - 1);
count++;
}
return count;
};
C++ code:
class Solution {
public:
int hammingWeight(uint32_t v) {
auto count = 0;
while (v != 0) {
v &= (v - 1);
++count;
}
return count;
}
};
Python Code:
class Solution(object):
def hammingWeight(self, n):
"""
:type n: int
:rtype: int
"""
count = 0
while n:
n &= n - 1
count += 1
return count
Java Code:
public class Solution {
public int hammingWeight(int n) {
int count = 0;
for (int i = 0; i < 32; i++) {
if ((n & (1 << i)) != 0) {
count++;
}
}
return count;
}
}
复杂度分析
  • 时间复杂度:$O(logN)$
  • 空间复杂度:$O(N)$

扩展

可以使用位操作来达到目的。例如 8 位的整数 21:
number-of-1-bits
C++ Code:
const uint32_t ODD_BIT_MASK = 0xAAAAAAAA;
const uint32_t EVEN_BIT_MASK = 0x55555555;
const uint32_t ODD_2BIT_MASK = 0xCCCCCCCC;
const uint32_t EVEN_2BIT_MASK = 0x33333333;
const uint32_t ODD_4BIT_MASK = 0xF0F0F0F0;
const uint32_t EVEN_4BIT_MASK = 0x0F0F0F0F;
const uint32_t ODD_8BIT_MASK = 0xFF00FF00;
const uint32_t EVEN_8BIT_MASK = 0x00FF00FF;
const uint32_t ODD_16BIT_MASK = 0xFFFF0000;
const uint32_t EVEN_16BIT_MASK = 0x0000FFFF;
class Solution {
public:
int hammingWeight(uint32_t v) {
v = (v & EVEN_BIT_MASK) + ((v & ODD_BIT_MASK) >> 1);
v = (v & EVEN_2BIT_MASK) + ((v & ODD_2BIT_MASK) >> 2);
v = (v & EVEN_4BIT_MASK) + ((v & ODD_4BIT_MASK) >> 4);
v = (v & EVEN_8BIT_MASK) + ((v & ODD_8BIT_MASK) >> 8);
return (v & EVEN_16BIT_MASK) + ((v & ODD_16BIT_MASK) >> 16);
}
};
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