目录
一，颠倒二进制位
https://leetcode.cn/problems/reverse-bits/?plan=algorithms&plan_progress=gzwnnxs
1，逐位颠倒
思路
将 n 视作一个长为 32 的二进制串，从低位往高位枚举 n 的每一位，将其倒序添加到翻转结果 rev 中。
代码实现中，每枚举一位就将 n 右移一位，这样当前 n 的最低位就是我们要枚举的比特位。当 n 为 0 时即可结束循环。
需要注意的是，在某些语言（如 \Java）中，没有无符号整数类型，因此对 n 的右移操作应使用逻辑右移。
class Solution {
public:
uint32_t reverseBits(uint32_t n) {
uint32_t rev = 0;
for (int i = 0; i < 32 && n > 0; ++i) {
rev |= (n & 1) << (31 - i);
n >>= 1;
}
return rev;
}
};
复杂度分析
-
时间复杂度：O(logn)。
-
空间复杂度：O(1)。
2，位运算分治
思路
若要翻转一个二进制串，可以将其均分成左右两部分，对每部分递归执行翻转操作，然后将左半部分拼在右半部分的后面，即完成了翻转。
由于左右两部分的计算方式是相似的，利用位掩码和位移运算，我们可以自底向上地完成这一分治流程。
对于递归的最底层，我们需要交换所有奇偶位：
取出所有奇数位和偶数位；
将奇数位移到偶数位上，偶数位移到奇数位上。
类似地，对于倒数第二层，每两位分一组，按组号取出所有奇数组和偶数组，然后将奇数组移到偶数组上，偶数组移到奇数组上。以此类推。
需要注意的是，在某些语言（如 Java）中，没有无符号整数类型，因此对 nn 的右移操作应使用逻辑右移。
class Solution {
private:
const uint32_t M1 = 0x55555555; // 01010101010101010101010101010101
const uint32_t M2 = 0x33333333; // 00110011001100110011001100110011
const uint32_t M4 = 0x0f0f0f0f; // 00001111000011110000111100001111
const uint32_t M8 = 0x00ff00ff; // 00000000111111110000000011111111
public:
uint32_t reverseBits(uint32_t n) {
n = n >> 1 & M1 | (n & M1) << 1;
n = n >> 2 & M2 | (n & M2) << 2;
n = n >> 4 & M4 | (n & M4) << 4;
n = n >> 8 & M8 | (n & M8) << 8;
return n >> 16 | n << 16;
}
};
复杂度分析
-
时间复杂度：O(1)。
-
空间复杂度：O(1)。
1，位运算
如果不考虑时间复杂度和空间复杂度的限制，这道题有很多种解法，可能的解法有如下几种。
使用集合存储数字。遍历数组中的每个数字，如果集合中没有该数字，则将该数字加入集合，如果集合中已经有该数字，则将该数字从集合中删除，最后剩下的数字就是只出现一次的数字。
使用哈希表存储每个数字和该数字出现的次数。遍历数组即可得到每个数字出现的次数，并更新哈希表，最后遍历哈希表，得到只出现一次的数字。
使用集合存储数组中出现的所有数字，并计算数组中的元素之和。由于集合保证元素无重复，因此计算集合中的所有元素之和的两倍，即为每个元素出现两次的情况下的元素之和。由于数组中只有一个元素出现一次，其余元素都出现两次，因此用集合中的元素之和的两倍减去数组中的元素之和，剩下的数就是数组中只出现一次的数字。
上述三种解法都需要额外使用 O(n) 的空间，其中 n 是数组长度。
如何才能做到线性时间复杂度和常数空间复杂度呢？
答案是使用位运算。对于这道题，可使用异或运算 ⊕。异或运算有以下三个性质。
任何数和 0 做异或运算，结果仍然是原来的数，即 a⊕0=a。
任何数和其自身做异或运算，结果是 0，即 a⊕a=0。
异或运算满足交换律和结合律，即 a⊕b⊕a=b⊕a⊕a=b⊕(a⊕a)=b⊕0=b。
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
int ret = 0;
for (auto e: nums) ret ^= e;
return ret;
}
};
复杂度分析
-
时间复杂度：O(n)，其中 n 是数组长度。只需要对数组遍历一次。
-
空间复杂度：O(1)。