📜  将按位与的对数作为偶数进行计数(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:09:36.450000             🧑  作者: Mango

将按位与的对数作为偶数进行计数

在计算机编程中,经常需要对二进制数进行处理。其中,按位与(AND)是一种常见的操作,它会将两个二进制数的每一位都进行 AND 运算,并返回结果。在这个操作中,如果两个数的同一位都为 1,那么结果的这一位也为 1,否则为 0。

我们现在想要使用按位与的对数来进行一种特殊的计数,即将按位与的结果中 1 的个数视为偶数,那么如何统计满足条件的数的个数呢?

解决这个问题的关键在于,对于每个二进制数,其按位与的结果中 1 的个数是一个确定的值。具体来说,设一个二进制数为 x,其二进制表示中 1 的个数为 count(x),那么 x 与任何一个比它小且二进制表示中有 k(0 <= k < count(x))个 1 的数进行按位与得到的结果中 1 的个数都是奇数。

因此,我们只需要枚举 x 的二进制表示中 1 的个数 count(x),然后对于任何比 x 小且二进制表示中有 k(0 <= k < count(x))个 1 的数,都将它们与 x 进行按位与的结果中 1 的个数加 1,最后得到的结果除以 2 就是符合条件的二进制数的个数。

下面是一个用 Python 实现的例子:

def count_numbers(n):
    cnt = [0] * (n + 1)
    for i in range(1, n + 1):
        cnt[i] = cnt[i & (i - 1)] + 1
    ans = 0
    for i in range(1, n + 1):
        for j in range(cnt[i]):
            ans += cnt[i & ((1 << j) - 1) | (1 << j)]
    return ans // 2

在这个例子中,我们先用 cnt 数组保存每个二进制数的按位与结果中 1 的个数。具体来说,对于一个二进制数 x,它与 x-1 进行按位与,相当于将 x 的二进制表示中最后一个 1 及其后面的所有位都变成了 0,因此 cnt[x] 可以根据 cnt[x & (x-1)] 得到。

然后,在枚举 count(x) 的过程中,我们对于任何比 x 小且二进制表示中有 k(0 <= k < count(x))个 1 的数 i,都计算 i 与 x 进行按位与的结果中 1 的个数,即 cnt[i & ((1 << j) - 1) | (1 << j)],其中 j 是 [0, count(i)-1] 的一个整数。

最后,由于每个合法的二进制数会被计算两次,因此需要将最终的结果除以 2。

这个方法的时间复杂度是 O(n log n)。由于每个二进制数的二进制表示中最多有 log n 个 1,因此计算 cnt 数组的总时间复杂度是 O(n log n),而统计符合条件的数的个数的总时间复杂度也是 O(n log n)。