Question

191. 位 1 的个数

English Version

题目描述

编写一个函数，输入是一个无符号整数（以二进制串的形式），返回其二进制表达式中数字位数为 '1' 的个数（也被称为汉明重量）。

 

提示：

• 请注意，在某些语言（如 Java）中，没有无符号整数类型。在这种情况下，输入和输出都将被指定为有符号整数类型，并且不应影响您的实现，因为无论整数是有符号的还是无符号的，其内部的二进制表示形式都是相同的。
• 在 Java 中，编译器使用二进制补码记法来表示有符号整数。因此，在 示例 3 中，输入表示有符号整数 -3。

 

示例 1：

输入：n = 00000000000000000000000000001011
输出：3
解释：输入的二进制串 00000000000000000000000000001011 中，共有三位为 '1'。

示例 2：

输入：n = 00000000000000000000000010000000
输出：1
解释：输入的二进制串 00000000000000000000000010000000 中，共有一位为 '1'。

示例 3：

输入：n = 11111111111111111111111111111101
输出：31
解释：输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 中，共有 31 位为 '1'。

 

提示：

• 输入必须是长度为 32 的 二进制串 。

 

进阶：

• 如果多次调用这个函数，你将如何优化你的算法？

解法

方法一：位运算

利用 n & (n - 1) 消除 n 中最后一位 1 这一特点，优化过程：

HAMMING-WEIGHT(n)
  r = 0
  while n != 0
    n &= n - 1
    r += 1
  r

以 5 为例，演示推演过程：

[0, 1, 0, 1] // 5
[0, 1, 0, 0] // 5 - 1 = 4
[0, 1, 0, 0] // 5 & 4 = 4

[0, 1, 0, 0] // 4
[0, 0, 1, 1] // 4 - 1 = 3
[0, 0, 0, 0] // 4 & 3 = 0

class Solution:
  def hammingWeight(self, n: int) -> int:
    ans = 0
    while n:
      n &= n - 1
      ans += 1
    return ans

public class Solution {
  // you need to treat n as an unsigned value
  public int hammingWeight(int n) {
    int ans = 0;
    while (n != 0) {
      n &= n - 1;
      ++ans;
    }
    return ans;
  }
}

class Solution {
public:
  int hammingWeight(uint32_t n) {
    int ans = 0;
    while (n) {
      n &= n - 1;
      ++ans;
    }
    return ans;
  }
};

func hammingWeight(num uint32) int {
  ans := 0
  for num != 0 {
    num &= num - 1
    ans++
  }
  return ans
}

function hammingWeight(n: number): number {
  let ans: number = 0;
  while (n !== 0) {
    ans++;
    n &= n - 1;
  }
  return ans;
}

impl Solution {
  pub fn hammingWeight(n: u32) -> i32 {
    n.count_ones() as i32
  }
}

/**
 * @param {number} n - a positive integer
 * @return {number}
 */
var hammingWeight = function (n) {
  let ans = 0;
  while (n) {
    n &= n - 1;
    ++ans;
  }
  return ans;
};

int hammingWeight(uint32_t n) {
  int ans = 0;
  while (n) {
    n &= n - 1;
    ans++;
  }
  return ans;
}

方法二：lowbit

x -= (x & -x) 可以消除二进制形式的最后一位 1。

同 剑指 Offer 15. 二进制中 1 的个数

class Solution:
  def hammingWeight(self, n: int) -> int:
    ans = 0
    while n:
      n -= n & -n
      ans += 1
    return ans

public class Solution {
  // you need to treat n as an unsigned value
  public int hammingWeight(int n) {
    int ans = 0;
    while (n != 0) {
      n -= (n & -n);
      ++ans;
    }
    return ans;
  }
}

class Solution {
public:
  int hammingWeight(uint32_t n) {
    int ans = 0;
    while (n) {
      n -= (n & -n);
      ++ans;
    }
    return ans;
  }
};

func hammingWeight(num uint32) int {
  ans := 0
  for num != 0 {
    num -= (num & -num)
    ans++
  }
  return ans
}

impl Solution {
  pub fn hammingWeight(mut n: u32) -> i32 {
    let mut res = 0;
    while n != 0 {
      n &= n - 1;
      res += 1;
    }
    res
  }
}