【leetcode】格雷编码

题目:

格雷编码是一个二进制数字系统,在该系统中,两个连续的数值仅有一个位数的差异。

给定一个代表编码总位数的非负整数 n,打印其格雷编码序列。即使有多个不同答案,你也只需要返回其中一种。

格雷编码序列必须以 0 开头。

示例 1:

输入: 2
输出: [0,1,3,2]
解释:
00 - 0
01 - 1
11 - 3
10 - 2

对于给定的 n,其格雷编码序列并不唯一。
例如,[0,2,3,1] 也是一个有效的格雷编码序列。

00 - 0
10 - 2
11 - 3
01 - 1

示例 2:

输入: 0
输出: [0]
解释: 我们定义格雷编码序列必须以 0 开头。
     给定编码总位数为 n 的格雷编码序列,其长度为 2nn = 0 时,长度为 20 = 1。
     因此,当 n = 0 时,其格雷编码序列为 [0]。

思路:

编码的规律。什么规律呢?通过观察我们可以发现,格雷编码是通过上一级的编码得到的。也就是n个数的编码可以通过n  - 1个数的编码得到。

如果n = 1,那么编码为[0, 1];

n = 2,编码为[00, 10, 11, 01];

n = 3,编码为[000, 100, 110, 010, 011, 111, 101, 001];

所以,n级的编码的生成,是从n - 1编码的最后一个编码开始倒序遍历,每遍历一个编码,就将这个编码+1后的码字添加到结果列表的后面,然后再将这个编码+0。

比如,n = 2,编码为[00, 10, 11, 01],倒序遍历,得到:

01,+1后生成新的码字添加到后面,再对01+0,结果列表变成[00, 10, 11, 010, 011];

接着向前遍历,对11做与上一步相同的处理,结果列表变成[00, 10, 110, 010, 011, 111];

最后,结果列表变为[000, 100, 110, 010, 011, 111, 101, 001]。这样生成的编码就是符合格雷编码条件的。也就是说,n级格雷编码是由n - 1级格雷编码生成的,这是很典型的递归思想。

最后,把二进制的字符转换成十进制整数就行。

根据这种规律,保持首位1不变,后面的位依次前一位异或即可。

比如n = 2,初始化res=[0]

i = 0时,change = 1 << 0 = 1。cur = 1-1 = 0,  res.get(0) ^ change = 1, res.add(1)。此时res = [0,1]。

i = 1时,change = 1 << 1 = 2。cur =  2-1 =1, res.get(1)^change = 1^2 = 3,res.add(3)。

                                                cur =  0, res.get(0)^change = 0^2 = 2,res.add(2)。

java代码:

class Solution {
    public List<Integer> grayCode(int n) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        res.add(0);
        int cur;
        for(int i=0;i<n;i++){
            int change = 1 << i;
            cur = res.size()-1;
            while(cur >= 0){
                res.add(res.get(cur)^change);
                cur--;
            }
        }
        return res;
    }
}

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