顛倒二進制位

190. 顛倒二進制位

要求:顛倒給定的 32 位無符號整數(shù)的二進制位绪励。
例如:
輸入: 43261596
二進制數(shù)據(jù): 00000010100101000001111010011100
輸出: 964176192
二進制數(shù)據(jù): 00111001011110000010100101000000
解釋: 輸入的二進制串 00000010100101000001111010011100 表示無符號整數(shù) 43261596,
因此返回 964176192题暖,其二進制表示形式為 00111001011110000010100101000000絮宁。

解題:
大致思路就是將二進制數(shù)不停的交換位置梆暮,合并。最后得到結(jié)果绍昂。
例如:0111 1001 0010 1101 0011 1101 1111 1010

  1. 每16位一組交換
    1.1. 左邊16位右移16位
    0000 0000 0000 0000 0111 1001 0010 1101
    1.2. 右邊16位左移16位
    0011 1101 1111 1010 0000 0000 0000 0000
    合并(或運算):
    0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101
    所以:每16位一組交換公式:n = n >>> 16 | n << 16

  2. 每8位一組交換:從左至右:第一個8位啦粹,跟第二個8位交換;第三個8位跟第四個8位交換
    因為合并結(jié)果就是要保證合并前與合并后非0位置的值保持不變窘游,那么就要保證另一組相應(yīng)位置為0唠椭。例如:0110 與 xxxx合并結(jié)果為0110,那么xxxx就一定是0000
    反向推導過程:
    2.1. 本次交換結(jié)果:
    1111 1010 0011 1101 0010 1101 0111 1001
    合并前2組數(shù)據(jù):
    1111 1010 0000 0000 0010 1101 0000 0000
    0000 0000 0011 1101 0000 0000 0111 1001
    2.2. 因為是每8位一組交換忍饰,所以對于“1111 1010 0000 0000 0010 1101 0000 0000”
    右移8位前應(yīng)該是:
    0000 0000 1111 1010 0000 0000 0010 1101
    那么由步驟1結(jié)果“0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101” 變成 “0000 0000 1111 1010 0000 0000 0010 1101”的方式可以使用位與運算
    0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101 與 0000 0000 1111 1111 0000 0000 1111 1111
    即:0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101 & 0x00ff00ff

    2.3. 因為是每8位一組交換贪嫂,所以對于“0000 0000 0011 1101 0000 0000 0111 1001”
    左移8位前應(yīng)該是:
    0011 1101 0000 0000 0111 1001 0000 0000
    那么由步驟1結(jié)果“0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101” 變成 “1111 1010 0000 0000 0010 1101 0000 0000”的方式可以使用位與運算
    0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101 與 1111 1111 0000 0000 1111 1111 0000 0000
    即:0011 1101 1111 1010 0111 1001 0010 1101 & 0xff00ff00

    所以:每8位一組交換公式:n = ((n & 0x00ff00ff) << 8) | ((n & 0xff00ff00) >>> 8)

  3. 每4位一組交換:從左至右:第一個4位,跟第二個4位交換艾蓝;第三個4位跟第四個4位交換力崇;第五個5位跟第六個4位交換斗塘;第七個4位跟第八個4位交換
    重復步驟2推到過程,得知
    每4位一組交換公式:n = ((n & 0000 1111 0000 1111 0000 1111 0000 1111) << 4) | ((n & 1111 0000 1111 0000 1111 0000 1111 0000) >>> 4) 即 n = ((n & 0x0f0f0f0f) << 4) | ((n & 0xf0f0f0f0) >>> 4)

  4. 每2位一組交換:從左至右:1(2) 交換 2(2); 3(2) 交換 4(2); 5(2) 交換 6(2); 7(2) 交換 8(2); 9(2) 交換 10(2); 11(2) 交換 12(2); 13(2) 交換 14(2); 15(2) 交換 16(2);
    重復步驟2推到過程亮靴,得知
    每2位一組交換公式:n = ((n & 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011 0011) << 2) | ((n & 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100) >>> 2) 即 n = ((n & 0x33333333) << 2) | ((n & 0xcccccccc) >>> 2)

  5. 每1位一組交換:第一位跟第二位交換逛拱,第三位跟第四位交換;...... 第31位跟第32位交換
    重復步驟2推到過程台猴,得知
    每1位一組交換公式:n = ((n & 0101 0101 0101 0101 0101 0101 0101 0101) << 2) | ((n & 1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010) >>> 2) 即 n = ((n & 0x55555555) << 1) | ((n & 0xaaaaaaaa) >>> 1)

最終交換公式:

n = n >>> 16 | n << 16
n = ((n & 0x00ff00ff) << 8) | ((n & 0xff00ff00) >>> 8)
n = ((n & 0x0f0f0f0f) << 4) | ((n & 0xf0f0f0f0) >>> 4)
n = ((n & 0x33333333) << 2) | ((n & 0xcccccccc) >>> 2)
n = ((n & 0x55555555) << 1) | ((n & 0xaaaaaaaa) >>> 1)

java代碼見github:190. 顛倒二進制位
鏈接:https://github.com/skyjilygao/sky-leetcode/blob/master/src/main/java/cn/skyjilygao/leetcode/ReverseBits.java

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