奇偶位数

标签: 位运算

难度: Easy

给你一个 整数 n

even 表示在 n 的二进制形式(下标从 0 开始)中值为 1 的偶数下标的个数。

odd 表示在 n 的二进制形式(下标从 0 开始)中值为 1 的奇数下标的个数。

返回整数数组 answer ,其中 answer = [even, odd]

示例 1:

输入:n = 17
输出:[2,0]
解释:17 的二进制形式是 10001 。 
下标 0 和 下标 4 对应的值为 1 。 
共有 2 个偶数下标,0 个奇数下标。

示例 2:

输入:n = 2
输出:[0,1]
解释:2 的二进制形式是 10 。 
下标 1 对应的值为 1 。 
共有 0 个偶数下标,1 个奇数下标。

提示:

  • 1 <= n <= 1000

Submission

运行时间: 20 ms

内存: 16.1 MB

class Solution:
    def evenOddBit(self, n: int) -> List[int]:
        even, odd = 0, 0
        cnt = 0
        while n:
            if cnt % 2 == 0 and n & 1:
                even += 1
            elif cnt % 2 == 1 and n & 1:
                odd += 1
            n >>= 1
            cnt += 1
        return [even, odd]

Explain

该题解通过遍历整数 n 的二进制位来统计奇数位和偶数位上值为 1 的位的数量。使用一个循环,每次迭代检查 n 的最低位(n & 1),根据当前位的下标是奇数还是偶数(通过计数器 cnt 实现),更新奇数位或偶数位的计数器。每次迭代后,n 右移一位(n >>= 1),即去掉已经检查过的最低位,同时计数器 cnt 自增1,直到 n 为 0。

时间复杂度: O(log n)

空间复杂度: O(1)

class Solution:
    def evenOddBit(self, n: int) -> List[int]:
        even, odd = 0, 0  # 初始化偶数位和奇数位的计数器
        cnt = 0  # 位计数器,用来跟踪当前检查的是哪一位
        while n:  # 当 n 不为 0 时循环
            if cnt % 2 == 0 and n & 1:  # 如果当前位是偶数位且为 1
                even += 1  # 增加偶数位计数器
            elif cnt % 2 == 1 and n & 1:  # 如果当前位是奇数位且为 1
                odd += 1  # 增加奇数位计数器
            n >>= 1  # n 右移一位,去掉已经检查的最低位
            cnt += 1  # 增加位计数器
        return [even, odd]  # 返回偶数位和奇数位的计数

Explore

位运算(n & 1)用来检查整数 n 的最低位是否为 1 是因为这种操作非常高效和直接。这个运算符会与二进制的 1 进行 AND 操作,这样仅当 n 的最低位是 1 时,结果才为 1(即真),如果是 0 则结果为 0(即假)。这种方法直接对应到二进制位的检查,无需进行其他转换或复杂计算,因此是处理二进制数据的常用技巧。

在这种实现中,每次迭代将 n 右移一位(n >>= 1)不会导致遗漏检查某些位的值。右移操作使得 n 的当前最低位被丢弃,而下一位变为新的最低位。这个过程会持续进行,直到 n 变为 0。每次迭代中,都会检查当时的最低位,然后移除它,因此所有位都会依次被检查一次,不会有遗漏。

变量 cnt 的初始值设为 0 是因为在二进制计数中,最低位(最右边的位)通常被认为是第 0 位。这种从 0 开始的索引方式是在编程中常见的,它使得位的索引与数组和其他数据结构的索引方式保持一致。从 0 开始和从 1 开始的主要区别在于位的编号方式,前者使得偶数位的索引为偶数(例如第 0 位、第 2 位等),而后者则会使得偶数位的索引为奇数(例如第 1 位、第 3 位等),这会影响如何判断当前位是奇数位还是偶数位。

在题解的代码中不需要特别处理 n=0 的情况,因为当 n=0 时,循环条件 `while n:` 不成立,循环体不会被执行。这意味着如果 n 的初始值为 0,函数将直接返回偶数位和奇数位计数器的初始值 [0, 0]。这种处理是适当的,因为如果 n 为 0,则它没有任何为 1 的位,因此偶数位和奇数位的计数都应该是 0。