LintCode - A + B 問(wèn)題(普通)

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難度:普通
要求:

給出兩個(gè)整數(shù)a和b, 求他們的和, 但不能使用 +等數(shù)學(xué)運(yùn)算符挺身。
** 注意事項(xiàng)
你不需要從輸入流讀入數(shù)據(jù)态罪,只需要根據(jù)aplusb的兩個(gè)參數(shù)a和b微宝,計(jì)算他們的和并返回就行添怔。
說(shuō)明
a和b都是 32位
整數(shù)么废赞?
是的
我可以使用位運(yùn)算符么徽龟?
當(dāng)然可以
樣例如果 a=1并且 b=2,返回3

思路:

用位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)加法也就是計(jì)算機(jī)用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算唉地,32位的CPU只能表示32位內(nèi)的數(shù)据悔,這里先用1位數(shù)的加法來(lái)進(jìn)行,在不考慮進(jìn)位的基礎(chǔ)上耘沼,如下
1 + 1 = 0
1 + 0 = 1
0 + 1 = 1
0 + 0 = 0

很明顯這幾個(gè)表達(dá)式可以用位運(yùn)算的“^”來(lái)代替极颓,如下
1 ^ 1 = 0
1 ^ 0 = 1
0 ^ 1 = 1
0 ^ 0 = 0

這樣我們就完成了簡(jiǎn)單的一位數(shù)加法,那么要進(jìn)行二位的加法群嗤,這個(gè)方法可行不可行呢菠隆?肯定是不行的,矛盾就在于狂秘,如何去獲取進(jìn)位骇径?要獲取進(jìn)位我們可以如下思考:
0 + 0 = 0
1 + 0 = 0
0 + 1 = 0
1 + 1 = 1
//換個(gè)角度看就是這樣
0 & 0 = 不進(jìn)位
1 & 0 = 不進(jìn)位
0 & 1 = 不進(jìn)位
1 & 1 = 進(jìn)位

正好,在位運(yùn)算中赃绊,我們用“<<”表示向左移動(dòng)一位既峡,也就是“進(jìn)位”。那么我們就可以得到如下的表達(dá)式
//進(jìn)位可以用如下表示:
(x&y)<<1

到這里碧查,我們基本上擁有了這樣兩個(gè)表達(dá)式
x^y //執(zhí)行加法
(x&y)<<1 //進(jìn)位操作

現(xiàn)總結(jié)如下:

定理1:
設(shè)a运敢,b為兩個(gè)二進(jìn)制數(shù),則a+b = a^b + (a&b)<<1忠售。證明:a^b是不考慮進(jìn)位時(shí)加法結(jié)果传惠。當(dāng)二進(jìn)制位同時(shí)為1時(shí),才有進(jìn)位稻扬,因此 (a&b)<<1是進(jìn)位產(chǎn)生的值卦方,稱為進(jìn)位補(bǔ)償。將兩者相加便是完整加法結(jié)果泰佳。
定理2:
使用定理1可以實(shí)現(xiàn)只用位運(yùn)算進(jìn)行加法運(yùn)算盼砍。證明:利用定理1中的等式不停對(duì)自身進(jìn)行迭代尘吗。每迭代一次,進(jìn)位補(bǔ)償右邊就多一位0浇坐,因此最多需要加數(shù)二進(jìn)制位長(zhǎng)度次迭代睬捶,進(jìn)位補(bǔ)償就變?yōu)?,這時(shí)運(yùn)算結(jié)束近刘。

class Solution {
    /*
     * param a: The first integer
     * param b: The second integer
     * return: The sum of a and b
     */
    public int aplusb(int a, int b) {
        // write your code here, try to do it without arithmetic operators.
        if(a==0)return b;  
        if(b==0)return a;  
        int x = a^b;  //記錄不進(jìn)位數(shù)
        int y = (a&b)<<1;  //記錄進(jìn)位數(shù)
        return aplusb(x,y); //然后遞歸 上述不進(jìn)位結(jié)果 + 進(jìn)位結(jié)果擒贸,最終進(jìn)位為0,則返回最終結(jié)果
    }
};
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