给定整数中匹配设置和未设置位的计数

本文介绍如何编写一个函数，将给定整数的二进制表示中匹配设置和未设置的位数计数。例如，给定整数10（即二进制表示为1010），其匹配的位数有两个，未匹配的位数也有两个。

算法思路

我们可以使用位运算来访问二进制数字中的每个位，并使用条件语句在遍历过程中计算匹配/未匹配的位数。

具体来说，我们可以使用与运算（&）来检查数字中的某个位是否被设置为1，如果是1则计算为匹配，否则计算为未匹配。

例如，在对数字10进行遍历时，我们可以先通过与运算检查最右侧的位是否被设置为1:

num = 10
bit = 1
if num & bit:
    # bit 0 is matched
else:
    # bit 0 is not matched

接下来，我们可以通过移位运算将数字向右移动一位，这样我们就可以检查下一个右侧的位。

num = 10
bit = 1
for i in range(4):
    if num & bit:
        # bit i is matched
    else:
        # bit i is not matched
    bit = bit << 1

最终，我们可以统计匹配/未匹配位数的总数并返回。

代码实现

基于上述算法思路，下面是我们用Python实现的代码。我们定义了一个名为count_bits()的函数，该函数接受一个整数作为参数，并返回一个元组，其中第一个元素表示匹配的位数，第二个元素表示未匹配的位数。

def count_bits(num):
    """
    Given an integer, count the number of bits that are set and unset
    in its binary representation.

    Args:
        num: An integer.

    Returns:
        A tuple of two integers. The first element represents the number
        of bits that are set, and the second element represents the number
        of bits that are unset.
    """
    set_bits = unset_bits = 0
    bit = 1
    for i in range(32):
        if num & bit:
            set_bits += 1
        else:
            unset_bits += 1
        bit = bit << 1
    return (set_bits, unset_bits)

测试

为了验证上述函数的正确性，我们可以编写一些测试用例，并通过assert关键字来检查函数返回的结果是否与预期相符。

def test_count_bits():
    assert count_bits(10) == (2, 30)
    assert count_bits(100) == (3, 29)
    assert count_bits(255) == (8, 24)
    assert count_bits(1023) == (10, 22)
    assert count_bits(0) == (0, 32)

test_count_bits()

上述测试用例中，我们分别测试了一组不同的输入参数，并分别输出了匹配和未匹配位的数量，以及未匹配位的总数。

结论

在本文中，我们介绍了如何编写一个函数，用于计算给定整数的二进制表示中匹配和未匹配位的数量。我们还讨论了该算法的实现细节和测试用例。