格雷碼的實現

2021-09-30 13:10:49 字數 1719 閱讀 7961

問題:產生n位元的所有格雷碼。

格雷碼(gray code)是乙個數列集合,每個數使用二進位來表示,假設使用n位元來表示每個數字,任兩個數之間只有乙個位元值不同。

例如以下為3位元的格雷碼: 000 001 011 010 110 111 101 100 。

如果要產生n位元的格雷碼,那麼格雷碼的個數為2^n.

假設原始的值從0開始,格雷碼產生的規律是:第一步,改變最右邊的位元值;第二步,改變右起第乙個為1的位元的左邊位元;第三步,第四步重複第一步和第二步,直到所有的格雷碼產生完畢(換句話說,已經走了(2^n) - 1 步)。

用乙個例子來說明:

假設產生3位元的格雷碼,原始值位 000

第一步:改變最右邊的位元值: 001

第二步:改變右起第乙個為1的位元的左邊位元: 011

第三步:改變最右邊的位元值: 010

第四步:改變右起第乙個為1的位元的左邊位元: 110

第五步:改變最右邊的位元值: 111

第六步:改變右起第乙個為1的位元的左邊位元: 101

第七步:改變最右邊的位元值: 100

如果按照這個規則來生成格雷碼,是沒有問題的,但是這樣做太複雜了。如果仔細觀察格雷碼的結構,我們會有以下發現:

1、除了最高位(左邊第一位),格雷碼的位元完全上下對稱(看下面列表)。比如第乙個格雷碼與最後乙個格雷碼對稱(除了第一位),第二個格雷碼與倒數第二個對稱,以此類推。

2、最小的重複單元是 0 , 1

000001011

010110

111101

100

所以,在實現的時候,我們完全可以利用遞迴,在每一層前面加上0或者1,然後就可以列出所有的格雷碼。

比如:第一步:產生 0, 1 兩個字串。

第二步:在第一步的基礎上,每乙個字串都加上0和1,但是每次只能加乙個,所以得做兩次。這樣就變成了 00,01,11,10 (注意對稱)。

第三步:在第二步的基礎上,再給每個字串都加上0和1,同樣,每次只能加乙個,這樣就變成了 000,001,011,010,110,111,101,100。

好了,這樣就把3位元格雷碼生成好了。

如果要生成4位元格雷碼,我們只需要在3位元格雷碼上再加一層0,1就可以了:0000,0001,0011,0010,0110,0111,0101,0100,1100,1101,1110,1010,0111,1001,1000.

也就是說,n位元格雷碼是基於n-1位元格雷碼產生的。

如果能夠理解上面的部分,下面部分的**實現就很容易理解了。

public string graycode(int n)

string last = graycode(n - 1);

for (int i = 0; i < last.length; i++)

return graycode; }

格雷碼還有一種實現方式是根據這個公式來的 g(n) =  b(n) xor b(n+1), 這也是格雷碼和二進位製碼的轉換公式。**如下:

public void getgraycode(int bitnum) }

public string num2binary(int num, int bitnum)

return ret; }

這是一道google 的面試題,以上**均是網友peking2 和 sewind520寫成。原題還要求把二進位製碼轉成十進位制數。

參考:

格雷碼的實現

問題 產生n位元的所有格雷碼。格雷碼 gray code 是乙個數列集合,每個數使用二進位來表示,假設使用n位元來表示每個數字,任兩個數之間只有乙個位元值不同。例如以下為3位元的格雷碼 000 001 011 010 110 111 101 100 如果要產生n位元的格雷碼,那麼格雷碼的個數為2 n...

格雷碼的實現 No 48

問題 產生n位元的所有格雷碼。格雷碼 gray code 是乙個數列集合,每個數使用二進位來表示,假設使用n位元來表示每個數字,任兩個數之間只有乙個位元值不同。例如以下為3位元的格雷碼 000 001 011 010 110 111 101 100 如果要產生n位元的格雷碼,那麼格雷碼的個數為2 n...

生成格雷碼

程式設計題 生成格雷碼 在一組數的編碼中,若任意兩個相鄰的 只有一位二進位制數不同,則稱這種編碼為格雷碼 gray code 請編寫乙個函式,使用遞迴的方法生成n位的格雷碼。給定乙個整數n,請返回n位的格雷碼,順序為從0開始。測試樣例 1返回 0 1 思想 用遞迴法實現,把求n位格雷碼分解為求n 1...