Python編程題19--比特位計數(shù)

題目

給定一個整數(shù) n 灼狰,對于 0 ≤ i ≤ n 中的每個 i ,計算其二進(jìn)制表示中 1 的個數(shù)并把它們返回浮禾。

例如:

給定一個整數(shù):n = 2交胚,返回結(jié)果:[0, 1, 1]

給定一個整數(shù):n = 5,返回結(jié)果:[0, 1, 1, 2, 1, 2]

n的范圍說明:0 <= n <= 10^5

實(shí)現(xiàn)思路1

  • 設(shè)置一個列表res盈电,用于存儲 0 ≤ i ≤ n 中的每個 i 對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)中1的個數(shù)
  • 遍歷1到n+1蝴簇,利用 Python 里的內(nèi)置函數(shù) bin() 把 i 轉(zhuǎn)換為字符串格式的二進(jìn)制數(shù),比如 8 轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)為 0b1000
  • 利用 Python 里的內(nèi)置函數(shù) count() 統(tǒng)計字符串中出現(xiàn)1的次數(shù)匆帚,并依次把出現(xiàn)次數(shù)添加到res中熬词,最后進(jìn)行返回

代碼實(shí)現(xiàn)

def countBits(n):
    res = [0]
    for i in range(1, n + 1):
        res.append(bin(i).count("1"))
    return res

實(shí)現(xiàn)思路2

  • 針對二進(jìn)制數(shù),左移一位吸重,代表乘以2互拾;右移一位,代表除以2嚎幸;
  • 對于偶數(shù) i 颜矿,其二進(jìn)制數(shù)最低位肯定為0,所以其二進(jìn)制數(shù)整體向右移動一位后并不會影響1的個數(shù)嫉晶。其二進(jìn)制中1的個數(shù)骑疆,也就肯定等于 i // 2
    所對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)中1的個數(shù)田篇;
  • 對于奇數(shù) i ,其二進(jìn)制數(shù)最低位肯定為1箍铭,其二進(jìn)制中1的個數(shù)泊柬,也就肯定等于前一個數(shù)中1的個數(shù)再加1

代碼實(shí)現(xiàn)

def countBits(n):
    res = [0]
    for i in range(1, n + 1):
        if i % 2 != 0: 
            res.append(res[i - 1] + 1)
        else: 
            res.append(res[i // 2])
    return res

實(shí)現(xiàn)思路3

我們還可以利用 Python 里的 位運(yùn)算符 來實(shí)現(xiàn),其大致與實(shí)現(xiàn)思路2的邏輯一致诈火,但通過位運(yùn)算符兽赁,我們可以讓代碼更簡化。

  • & 按位與運(yùn)算符:參與運(yùn)算的兩個二進(jìn)制數(shù), 如果兩個相應(yīng)位都為1, 則該位的結(jié)果為1, 否則為0柄瑰;
  • >> 右移動運(yùn)算符:如 i >> 1闸氮,表示將 i 對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)整體右移一位,其實(shí)也就相當(dāng)于 i // 2
  • 如果 i 為偶數(shù)教沾,其二進(jìn)制數(shù)最低位肯定為0蒲跨,所以 i & 1 的結(jié)果必為 0;
  • 如果 i 為奇數(shù)授翻,其二進(jìn)制數(shù)最低位肯定為1或悲,所以 i & 1 的結(jié)果必為 1。

代碼實(shí)現(xiàn)

def countBits(n):
    res = [0]
    for i in range(1, n + 1):
        res.append(res[i >> 1] + (i & 1))
    return res

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