二进制中1的个数(剑指offer 15)Java位运算

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一、题目描述

编写一个函数,输入是一个无符号整数(以二进制串的形式),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).)。

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。
 

示例 1:

输入:n = 11 (控制台输入 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:n = 128 (控制台输入 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:n = 4294967293 (控制台输入 11111111111111111111111111111101,部分语言中 n = -3)
输出:31
解释:输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 中,共有 31 位为 ‘1’。
 

提示:

输入必须是长度为 32 的 二进制串 。

二、思路讲解

         首先,Java中提供了直接的方法来求1的个数。

Integer.bitCount(n)

        也可以进行位运算,进行n&1的操作,如果结果为1,说明最右边的一位是1;如果结果为0,说明最右边一位为0。然后将n右移一位,再进行判断。(需要注意,由于题目中要将n看作无符号数,Java中无符号数的右移为>>>) 

三、Java代码实现 

public class Solution {
    // you need to treat n as an unsigned value
    public int hammingWeight(int n) {
        int count = 0;
        while(n!=0){
            if((n&1)==1){   //此处也可直接简化为 count+=(n&1)
                count++;
            }
            n = n>>>1;
        }
        return count;
    }
}

四、空间复杂度分析 

 

        时间复杂度         O(log_2 n)        此算法循环内部仅有 移位、与、加 等基本运算,占用 O(1);逐位判断需循环 log_2 n次,其中 log_2 n代表数字 nn 最高位 1 的所在位数(例如 log_2 4 = 2log 
2 4=2, log_2 16 = 4log_2 16=4)。

        空间复杂度         O(1) 

五、巧用 n&(n-1) 

        我们都知道,n&(n-1) 得到的结果是将n的最右边的1变为0,多用来判断n是否为2的幂(因为2的幂的二进制中只有一个1,所以结果必为0),那么如何巧用呢?

        其实就是利用它将最低位1变为0的这个本质,我们一直重复n&(n-1)的操作,知道得到结果为0,操作的次数就是1的个数。

public class Solution {
    // you need to treat n as an unsigned value
    public int hammingWeight(int n) {
        int count = 0;
        while(n!=0){
            n = n & (n-1);
            count++;
        }
        return count;
    }
}

        时间复杂度:        O(M)        M为n中1的个数,需要循环M次

        空间复杂度:        O(1)

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