求二進位制中的1 0的個數

2021-08-29 09:39:43 字數 1700 閱讀 8895

設x為二進位制數1111 1111 1111 1010,則求x中0的個數操作:

int countofzero(int x)

return n;

}

求x中1的個數操作:

int countofone(x)

return n;

}

(參考(侵刪):

演算法如下:

int bitcount(unsigned int n)  

分析:

1. 整型數 i 的數值,實際上就是各位乘以權重——也就是乙個以2為底的多項式:

i = a0*2^0+a1*2^1+a2*2^2+... 因此,要求1的位數,實際上只要將各位消權:

i = a0+a1+a2+...所得的係數和就是'1'的個數。

2. 對任何自然數n的n次冪,用n-1取模得數為1。

3. 因此,對乙個係數為的以n為底的多項式p(n), p(n)%(n-1) = (sum()) % (n-1) 。

4. 將32位二進位制數的每6位作為乙個單位,看作以64(2^6)為底的多項式:

i = t0*64^0 + t1*64^1 + t2*64^2 + t3*64^3 + ...

各項的係數ti就是每6位2進製數的值。

這樣,只要通過運算,將各個單位中的6位數變為這6位中含有的'1'的個數,再用63取模,就可以得到所求的總的'1'的個數。

5. 取其中任意一項的6位數ti進行考慮,最簡單的方法顯然是對每次對1位進行mask然後相加,即

(ti>>5)&(000001) + (ti&>>4)(000001) + (ti>>3)&(000001) + (ti>>2)&(000001) + (ti>>1)&(000001) + ti&(000001)

int bitcount(unsigned int n)  

第一步優化:

6位數中最多只有6個'1',也就是000110,只需要3位有效位。上面的式子實際上是以1位為單位提取出'1'的個數再相加求和求出6位中'1'的總個數的,所以用的是&(000001)。如果以3位為單位算出'1'的個數再進行相加的話,那麼就完全可以先加後mask。演算法如下:

tmp = (ti>>2)&(001001) + (ti>>1)&(001001) + ti&(001001)

(tmp + tmp>>3)&(000111)

int bitcount(unsigned int n)  

注:**中是使用8進製數進行mask的,11位8進製數為33位2進製數,多出一位,因此第一位八進位制數會把最高位捨去(7->3)以免超出int長度。

從第乙個版本到第二個實際上是乙個「提取公因式」的過程。用1組+, >>, &運算代替了3組。並且已經提取了"最大公因式"。

第二步優化:

又減少了一組+, >>, &運算。被優化的是3位2進製數「組」內的計算。再回到多項式,乙個3位2進製數是4a+2b+c,我們想要求的是a

+b+c,n>>1的結果是2a+b,n>>2的結果是a。

於是: (4a+2b+c) - (2a+b) - (a) = a + b + c

中間的mask是為了遮蔽"組間""串擾",即遮蔽掉從左邊組的低位移動過來的數。

以上,這個演算法分析我還沒有看得太懂,先標記一下,下次再看~~~

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