LeetCode——190. 颠倒二进制位(Reverse Bits)[简单]——分析及代码（Java）

一、题目

颠倒给定的 32 位无符号整数的二进制位。

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，在上面的 示例 2 中，输入表示有符号整数 -3，输出表示有符号整数 -1073741825。

进阶:

• 如果多次调用这个函数，你将如何优化你的算法？

示例 1：

输入: 00000010100101000001111010011100
输出: 00111001011110000010100101000000
解释: 输入的二进制串 00000010100101000001111010011100 表示无符号整数 43261596，
     因此返回 964176192，其二进制表示形式为 00111001011110000010100101000000。

示例 2：

输入：11111111111111111111111111111101
输出：10111111111111111111111111111111
解释：输入的二进制串 11111111111111111111111111111101 表示无符号整数 4294967293，
     因此返回 3221225471 其二进制表示形式为 10111111111111111111111111111111 。

提示：

• 输入是一个长度为 32 的二进制字符串

来源：力扣（LeetCode）
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二、分析及代码

1. 逐位颠倒

（1）思路

根据题目要求，逐位进行颠倒操作。

（2）代码

public class Solution {
    
    
    // you need treat n as an unsigned value
    public int reverseBits(int n) {
    
     //Java中没有无符号整数类型，右移操作应使用逻辑右移
        for (int i = 0; i < 16; i++) {
    
    
            if (((n >>> i) & 1) != ((n >>> (31 - i)) & 1))//对称位置数值不同
                n ^= ((1 << i) | (1 << (31 - i)));//对2个位置异或，交换0、1
        }
        return n;
    }
}

（3）结果

执行用时 ：1 ms，在所有 Java 提交中击败了 100.00% 的用户；
内存消耗 ：38.1 MB，在所有 Java 提交中击败了 74.17% 的用户。

2. 位运算分治

（1）思路

通过分治方法，结合位运算，自底向上依次交换子字符串/字符串的左、右部分，完成翻转。

（2）代码

public class Solution {
    
    
    private static final int M1 = 0x55555555;//01010101010101010101010101010101
    private static final int M2 = 0x33333333;//00110011001100110011001100110011
    private static final int M4 = 0x0f0f0f0f;//00001111000011110000111100001111
    private static final int M8 = 0x00ff00ff;//00000000111111110000000011111111
    
    public int reverseBits(int n) {
    
     //Java中没有无符号整数类型，右移操作应使用逻辑右移
        n = n >>> 1 & M1 | (n & M1) << 1;//奇数位和偶数位交换
        n = n >>> 2 & M2 | (n & M2) << 2;//两两交换
        n = n >>> 4 & M4 | (n & M4) << 4;//四四交换
        n = n >>> 8 & M8 | (n & M8) << 8;//八八交换
        return n >>> 16 | n << 16;
    }
}

（3）结果

执行用时 ：1 ms，在所有 Java 提交中击败了 100.00% 的用户；
内存消耗 ：37.9 MB，在所有 Java 提交中击败了 96.61% 的用户。

三、其他

暂无。