面试题目——《CC150》位操作

面试题5.1：给定两个32位的整数N与M，以及表示比特位置的i与j。编写一个方法，将M插入N，使得M从N的第j位开始，到第i位结束。假定从j位到i位足以容纳M，也即若M=10011，那么j与i之间至少可容纳5个位。例如，不可能出现j=3和i=2的情况，因为第3位和第2位之间放不下M。

　　输入：N=10000000000，M=10011，i=2,j=6，最后是第0位

　　输出：N=10001001100

package cc150.bit;

public class UpdateBits {

	//面试题5.1：给定两个32位的整数N与M，以及表示比特位置的i与j。
	//编写一个方法，将M插入N，使得M从N的第j位开始，到第i位结束
	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		UpdateBits ub = new UpdateBits();
		System.out.println(ub.updateBits(1,1,2,4));
	}

	public int updateBits(int n,int m,int i,int j){	//M插入N,i为右边第i位，j为右边第j位
		int allOnes = ~0;		//一串1	,~0连符号位都是１
		 int left = allOnes << (j+1);
		 int right = (1 << i) -1;
		 int mask = left | right;		//置零了从第i位到第j位
		 int n_clear = n & mask;	//把n置零
		 int m_shifted = m << i;	//把ｍ左移动i位对其
		 //return Integer.toBinaryString(mask);
		 return n_clear | m_shifted;			//返回合并后的值
	}

}

面试题5.2: 给定一个介于0和1之间的实数（如0.72），类型为double，打印它的二进制表示。如果该数字无法精确地用32位以内的二进制表示，则打印“ERROR”。

package cc150.bit;

public class BinDecimal {

	//面试题5.2: 给定一个介于0和1之间的实数（如0.72），类型为double，打印它的二进制表示。
	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		BinDecimal bd = new BinDecimal();
		System.out.println(bd.printBin(0.625));		//0.5+0.125
	}

	public String printBin(double num) {
        // write code here
		if(num >= 1 || num <= 0)
			return "ERROR";
		StringBuffer bf = new StringBuffer();
		while(num > 0){
			if(bf.length() >= 32)
				return "ERROR";
			double result = num * 2;	//在循环中不断×2，如果大于1就减去1
			if(result >=1){
				bf.append(1);
				num = result - 1;
			}else{						//如果没有大于1，就把result赋值给num，继续×2
				bf.append(0);
				num = result;
			}
		}
		return "0."+bf.toString();
    }
}

面试题5.3：给定一个正整数，找出与其二进制表示中1的个数相同、且大小最接近的那两个数（一个略大，一个略小）。

package cc150.bit;

public class CloseNumber {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		CloseNumber cn = new CloseNumber();
		System.out.println(Integer.toBinaryString(cn.getPre(13948)));
		System.out.println(Integer.toBinaryString(13948));
	}

	public int[] getCloseNumber(int x) {
        // write code here
		int[] result = null;
		int a = getPre(x);
		int b = getNext(x);
		if(a != -1 && b != -1){
			result = new int[2];
			result[0] = a;
			result[1] = b;
			return result;
		}
		else if(a != -1 && b == -1){
			result = new int[1];
			result[0] = a;
			return result;
		}
		else if(a == -1 && b != -1){
			result = new int[1];
			result[0] = b;
			return result;
		}
		return result;
    }

	public int getNext(int n){
		int c = n;
		int c0 = 0;			//计算最右边的1的位置，都是从0开始计数
		int c1 = 0;			//计算非尾部的最右边的0的位置，是去掉尾部的0之后的位置
		while(((c & 1) == 0) && (c != 0)){	//当最后一位是1或者c等于0的时候停止
			c0++;
			c >>= 1;				//右移并用1填充
		}

		while((c & 1) == 1){	//因为上一步已经把最右边所有的零去掉，所以这里计算最右边的0的位置
			c1++;
			c >>= 1;
		}

		if(c0 + c1 == 31 || c0 + c1 == 0)
			return -1;

		int p = c0+c1;		//计算非尾部的最右边的0的位置

		n |= (1 << p);		//把非尾部的最右边的0翻转成1，计算大于的那个值
		n &= ~((1 << p) - 1);		//将p右边的所有位清0
		n |= (1 << (c1-1)) - 1;		//在右边插入(c1-1)个1

		return n;
	}

	public int getPre(int n){
		int temp = n;
		int c0 = 0;		//计算最右边1的位置，是去掉尾部的1之后的位置
		int c1 = 0;		//计算最右边0的位置
		System.out.println("n="+Integer.toBinaryString(n));

		while((temp & 1) == 1){	//计算最右边0的位置
			c1++;
			temp >>= 1;
		}
		System.out.println("c1="+Integer.toBinaryString(c1));

		if(temp == 0)
			return -1;

		while(((temp & 1) == 0) && (temp != 0)){//当最后一位是1或者c等于0的时候停止
			c0++;																//计算最右边1的位置，去掉了尾部的1之后的位置
			temp >>= 1;
		}
		System.out.println("c0="+Integer.toBinaryString(c0));

		int p = c0+c1;						//计算最右边1的位置
		n &= ((~0) << (p+1));			//将p右边的所有位清0（包括p），p是非尾部的最右边的1
		System.out.println("清零后："+Integer.toBinaryString(n));

		int mask = (1 << (c1 + 1)) - 1;		//c1+1个1，清零之后，需要补充c1+1个1
		System.out.println("补充1的个数："+Integer.toBinaryString(mask));

		n |= (mask << (c0 - 1));						//需要补充的1多大能是多少，然后和清零后的合并
		System.out.println("需要补充的1多大能是多少："+Integer.toBinaryString(mask << (c0 - 1)));

		return (n);
	}

}

面试题5.4：解释代码  ((n&(n-1)) == 0) 的具体含义。

面试题5.5：编写一个函数，确定需要改变几个位，才能将整数A转成整数B。

package cc150.bit;

public class Transform {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		Transform tf = new Transform();
		System.out.println(tf.calcCost(2,1));
	}

	public int calcCost(int A, int B) {
        // write code here
        int count = 0;
        int c = A ^ B;
        for(int i=c;i != 0;i=i >> 1)
            count += i & 1;
        return count;
    }

}

面试题5.6：编写程序，交换某个整数的奇数位和偶数位，使用指令越少越好（也就是说，位0与位1交换，位2与位3交换，依次类推）。

package cc150.bit;

public class Exchange {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		Exchange ec = new Exchange();
		System.out.println(ec.exchangeOddEven(2));
	}

	public int exchangeOddEven(int x) {
		// write code here
		return ((x & 0xaaaaaaaa) >> 1) | ((x & 0x55555555) << 1);	//0xaaaaaaaa是提取1010，0x55555555是提取0101
																														//1010右移，0101左移
	}

}

面试题5.7：数组A包含0到n的所有整数，但其中缺了一个。在这个问题中，只用一次操作无法取得数组A里某个整数的完整内容。此外，数组A的元素皆以二进制表示，唯一可用的访问操作是“从A[i]取出第j位数据”，该操作的时间复杂度为常数。请编写代码找出那个缺失的整数。你有办法在O(n)时间内完成吗？

package cc150.bit;

public class Finder {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		int[][] a = {{0},{1,0},{0,1},{0,0,1},{1,0,1}};	//少了1,1
		Finder fd = new Finder();
		System.out.println(fd.findMissing(a,5));
	}

	public int findMissing(int[][] numbers, int n) {
        // write code here
		  for(int i = 0; i < n; i ++)					//注意数组的长度只有n-1
	            if(i % 2 != numbers[i][0]){		//按顺序必定是最后一位奇偶交替
	            	return i;
	            }
	        return n;
    }

}

面试题5.8：有个单色屏幕存储在一个一维字节数组中，使得8个连续像素可以存放在一个字节里。屏幕宽度为w，且w可被8整除（即一个字节不会分布在两行上），屏幕高度可由数组长度及屏幕宽度推算出。请实现一个函数drawHorizontalLine(byte[] screen,int width,int x1,int x2,int y)，绘制从点（x1,y）到点（x2,y）的水平线。

package cc150.bit;

public class Render {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		int[] a = {0,0,0,0,0,0};
		Render rd = new Render();
		for(int i=0;i<a.length;i++)
			System.out.println(rd.renderPixel(a, 0, 47)[i]);
	}

	public int[] renderPixel(int[] screen, int x, int y) {
        // write code here
		for(int i = x; i < y + 1; ++i){
            screen[i / 8] |= 1 << (i % 8);		//screen中一个元素代表8位，i%8求出每8位中哪一位是1，并左移到相应位置准备合并
        }
        return screen;
    }

}