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C语言经典算法(三)——求二进制中1的个数的五种方法

2017-12-21 18:47 351 查看
今后继续整理算法并写出自己的理解和备注。 C++实现的:二进制中1的个数

1、 二进制中1的个数

<1> 题目描述:对一个字节的无符号整形变量,求二进制数中1的个数(要求:执行效率尽可能高)

<2> 方法一:使用模方法

<3> 方法二:使用位操作运算

<4> 方法三:时间复杂度是与1的个数有关的算法

<5> 方法四:分支法

<6> 方法五:查表法

源码:

一、二进制中1的个数

1、使用模方法

#include<iostream>
using namespace std;
int Count(unsigned char v)
{
int count = 0;
while(v != 0)
{
if(v % 2 == 1)
count++;//每次除以2 若有余数则count+!
v /= 2;
}
return count;
}
void main()
{
unsigned char ch = 255;
int count = Count(ch);
cout<<"count = "<<count<<endl;
}


2、 使用位操作运算

#include<iostream>
using namespace std;
int Count(unsigned char v)
{
int count = 0;
while(v != 0)
{
count += v & 0x01;
v >>= 1;//每次右移一位,与0000 0001进行与运算,最多只运行8次
}
return count;
}
void main()
{
unsigned char ch = 255;
int count = Count(ch);
cout<<"count = "<<count<<endl;
}


3、 时间复杂度是与1的个数有关的算法

#include<iostream>
using namespace std;
int Count(unsigned char v)
{
int count = 0;
while(v != 0)
{
v &= (v-1);//相当于与v-1的最后一位与运算,把最后一位1置0,只需要循环count次
count++;
}
return count;
}

void main()
{
unsigned char ch = 255;
int count = Count(ch);
cout<<"count = "<<count<<endl;
}


4、 分支法

#include<iostream>
using namespace std;
int Count(unsigned char v)
{
int count = 0;
switch (v)
{
case 0x0:
count = 0;
break;
case 0x1:
case 0x2:
case 0x4:
case 0x8:
case 0x10:
case 0x20:
case 0x40:
case 0x80:
count = 1;
break;
case 0x3:
case 0x6:
case 0xc:
case 0x18:
case 0x30:
case 0x60:
case 0xc0:
count = 2;
break;
//...
// [注意] 此处需要把代码补齐
}
return count;
}
void main()
{
unsigned char ch = 255;
int count = Count(ch);
cout<<"count = "<<count<<endl;
}


看似简单,实际效率可能会低于方法二和三、具体要看a的值,这种方法并不可取,但是提供了一种空间换时间的思路,在程序实现利用公式得出结论。

5、 查表法

不需要任何的比较就能得出结论,在时间复杂度上可以说是高山仰止了。

#include<iostream>
using namespace std;
int countTable[256] =
{
0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3,
3, 4, 3, 4, 4, 5, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 2, 3, 3,
4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4,
3, 4, 4, 5, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 2, 3, 3, 4, 3,
4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6,
6, 7, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4,
5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6,
3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 2, 3, 3, 4, 3, 4, 4, 5, 3,
4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 3, 4, 4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 3, 4,
4, 5, 4, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 4, 5, 5, 6, 5, 6, 6, 7, 5, 6, 6,
7, 6, 7, 7, 8
};//按BIT位组合出255个数组
int Count(unsigned char v)
{
return countTable[v];//输出的数直接返回表里1的数字。
}
void main()
{
unsigned char ch = 255;
int count = Count(ch);
cout<<"count = "<<count<<endl;
}


总结: 方法三直接算出1的个数 比较可行 执行效率高 实际开发需要按照实际情况来有个选择。五种方法都需体会。
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标签:  c语言 二进制 算法