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算法 1.1.2 颠倒二进制位【leetcode 190】

算法 1.1.2 颠倒二进制位【leetcode 190】

作者: 珺王不早朝 | 来源:发表于2020-12-28 13:35 被阅读0次

    题目描述

    颠倒二进制位
    颠倒给定的 32 位无符号整数的二进制位。

    示例 1:
    输入: 00000010100101000001111010011100
    输出: 00111001011110000010100101000000
    解释: 输入的二进制串 00000010100101000001111010011100 表示无符号整数 43261596,因此返回 964176192,其二进制表示形式为 00111001011110000010100101000000。

    示例 2:
    输入:11111111111111111111111111111101
    输出:10111111111111111111111111111111
    解释:输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 表示无符号整数 4294967293,因此返回 3221225471,其二进制表示形式为 10111111111111111111111111111111 。

    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 2 中,输入表示有符号整数 -3,输出表示有符号整数 -10737418

    数据结构

    • 无(一个整数)

    算法思维

    • 位操作,移位,数学思维:取模、累加

    解题要点

    • 与反转十进制整数使用取模除十累加的方法类似,
      十进制:ans = ans * 10 + n % 10; n = n / 10;
      二进制:ans = ans * 2 + n % 2; n = n / 2;
      乘以2 可以通过向左位移一位实现,
      除以2 可以通过向右位移一位实现

    解题思路

    一. Comprehend 理解题意

    可以理解为 “取模累加” 问题,只是不再对10取模,而是对2取模

    二. Choose 选择数据结构与算法

    数据结构:32位二进制整数
    算法思维:取模累加
    时间复杂度:O(1) -- 整型数据的按位操作
    空间复杂度:O(1) -- 一个整数的内存空间

    三. Code 编码实现基本解法
    class Solution{
        public int reverseBits(int n) {
            int res = 0;
            //1.循环32次,不断对2取模,再除2
            for (int i=0; i<32; i++){
                //2.新数 = 旧数 * 2 + 模数,注意:这里取模不能使用 n%2,因为结果会携带符号
                res = (res << 1) + (n & 1);
                n >>= 1;
            }
            //3.返回新数
            return res;
        }
    }
    

    执行耗时:1 ms,击败了99.97% 的Java用户
    内存消耗:38.1 MB,击败了78.35% 的Java用户

    易错点:

    1. 循环条件:因为需要32位整数的每一位上的数字,因此循环次数一定是32次
    2. 计算公式 res = (res << 1) + (n & 1) 中使用括号规定计算顺序
    3. 取位数字要用位与操作 n & 1 而不要使用取模 n % 2 因为后者会携带符号
    四. Consider 思考更优解
    五. Code 编码实现最优解
    六. Change 变形与延伸
    • 进阶:如果多次调用这个函数,你将如何优化你的算法?

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