题目

给你一个整数 n ,对于 0 <= i <= n 中的每个 i ,计算其二进制表示中 1 的个数 ,返回一个长度为 n + 1 的数组 ans 作为答案。

示例 1:

输入:n = 2
输出:[0,1,1]
解释:
0 --> 0
1 --> 1
2 --> 10

示例 2:

输入:n = 5
输出:[0,1,1,2,1,2]
解释:
0 --> 0
1 --> 1
2 --> 10
3 --> 11
4 --> 100
5 --> 101

提示:

  • 0 <= n <= 105

进阶:

  • 很容易就能实现时间复杂度为 O(n log n) 的解决方案,你可以在线性时间复杂度 O(n) 内用一趟扫描解决此问题吗?
  • 你能不使用任何内置函数解决此问题吗?(如,C++ 中的 __builtin_popcount

解答

  • 暴力解法

思路:首先新建一个数组用来保存结果,接下来从0开始一直循环到输入的n,用while循环+循环内的数字temp=temp&(temp-1)的操作获得每一个数字对应的二进制1的个数,然后把对应的个数保存在数组中,最后返回结果数组。C++代码实现如下:

class Solution {
public:
    vector<int> countBits(int n) {
        vector<int> results; // 创建一个用于存储结果的向量
        for (int i = 0; i <= n; i++) { // 循环从 0 到 n
            int temp = i; // 将当前迭代的数值保存到 temp 变量中
            int count = 0; // 初始化计数器为 0
            while (temp) { // 进行求解二进制中 1 的个数的操作
                temp = temp & (temp - 1); // 通过该操作,每次能将 temp 中最右边的 1 变为 0,并统计操作次数,即为 1 的个数
                count++; // 统计 1 的个数
            }
            results.push_back(count); // 将统计得到的 1 的个数添加到结果向量中
        }
        return results; // 返回结果向量
    }
};
  • 动态规划

在这个问题中,我们可以利用已经计算过的结果来求解新的结果。思路如下:对于任意的非负整数 i,其二进制表示中 1 的个数可以通过以下方式求得:

  1. 如果 i 是偶数,那么 i 的二进制表示中 1 的个数等于 i/2 的二进制表示中 1 的个数,因为 i 相当于将 i/2 左移一位并在末尾补上一个 0。
  2. 如果 i 是奇数,那么 i 的二进制表示中 1 的个数等于 i-1 的二进制表示中 1 的个数再加 1,因为 i 相当于将 i-1 的二进制表示中最右边的 1 变为 0。
class Solution {
public:
    vector<int> countBits(int n) {
        vector<int> results(n + 1, 0); // 创建一个长度为 n+1 的向量,并初始化所有元素为 0
        
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                // 对于偶数 i,其二进制表示中 1 的个数等于 i/2 的二进制表示中 1 的个数
                results[i] = results[i / 2];
            } else {
                // 对于奇数 i,其二进制表示中 1 的个数等于 i-1 的二进制表示中 1 的个数再加 1
                results[i] = results[i - 1] + 1;
            }
        }
        
        return results;
    }
};