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📜  将 N 减少到 0 所需执行的给定操作的最小数量

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:56:09.682000             🧑  作者: Mango

将 N 减少到 0 所需执行的给定操作的最小数量

给定一个整数N ,任务是使用以下操作任意次数将N减少到 0 的最小操作次数:

  • 更改N的二进制表示中最右边的 (0 th ) 位。
  • 如果第( i -1)位设置为 1,并且第( i -2)到第0位设置为 0,则更改N的二进制表示中的第i位。

例子:

方法:这个想法基于以下观察:

  • 1 → 0 需要 1 次操作。
    2 → 0 即10 → 11 → 01 → 0 需要 3 次操作。
    4 → 0 即100 → 101 → 111 → 110 → 010 → 11 → 01 →0 需要 7 次操作。
    因此,它可以推广到任何 2 的幂,即 2 k需要 2 (k+1) -1 次操作。
  • 如果a→b需要k次操作,b→a也需要k次操作。

从 2 n到 2 (n-1) 的中间数包含 2 n到 2 (n- 1 ) 之间的所有数字,这表明任何给定的非负整数都可以转换为 0。设 f(n) 是一个函数找到所需的最小操作数。递归关系为:
f(n) = f(2 k ) – f(n xor 2 k ),其中 k = n 的最高有效位的下一位。

这个想法是使用递归。请按照以下步骤解决问题:

  • 创建一个以数字N作为参数的递归函数。
    • 如果N的值等于0 ,则返回0
    • 否则,找到小于或等于N的 2 的最大幂并将其存储在变量X中。
    • 将通过递归调用(X^(X/2)^N)的函数返回的值存储在变量S中。
    • X的值添加到S并返回。

下面是上述方法的实现:

C++
// C++ program for the above approach
#include 
using namespace std;
 
// Function to find minimum
// operations required to convert
// N to 0
int minimumOneBitOperations(int n, int res = 0)
{
    // Base Case
    if (n == 0)
        return res;
 
    // Store the highest power of 2
    // less than or equal to n
    int b = 1;
    while ((b << 1) <= n)
        b = b << 1;
 
    // Return the result
    return minimumOneBitOperations(
        (b >> 1) ^ b ^ n, res + b);
}
 
// Driver Code
int main()
{
    // Given Input
    int N = 6;
 
    // Function call
    cout << minimumOneBitOperations(N);
 
    return 0;
}


Java
// Java program for the above approach
class GFG {
 
    // Function to find minimum
    // operations required to convert
    // N to 0
    public static int minimumOneBitOperations(int n, int res)
    {
       
        // Base Case
        if (n == 0)
            return res;
 
        // Store the highest power of 2
        // less than or equal to n
        int b = 1;
        while ((b << 1) <= n)
            b = b << 1;
 
        // Return the result
        return minimumOneBitOperations((b >> 1) ^ b ^ n, res + b);
    }
 
    // Driver Code
    public static void main(String args[])
    {
       
        // Given Input
        int N = 6;
 
        // Function call
        System.out.println(minimumOneBitOperations(N, 0));
    }
}
 
// This code is contributed by gfgking.


Python3
# Python program for the above approach
 
# Function to find minimum
# operations required to convert
# N to 0
def minimumOneBitOperations(n, res):
   
  # Base case
    if n == 0:
        return res
       
     # Store the highest power of 2
    # less than or equal to n 
    b = 1
    while (b << 1) <= n:
        b = b << 1
         
    # Return the result
    return minimumOneBitOperations((b >> 1) ^ b ^ n, res + b)
 
# Driver code
N = 6
print(minimumOneBitOperations(N, 0))
 
# This code is contributed by Parth Manchanda


C#
// C# program for the above approach
using System;
using System.Collections.Generic;
 
class GFG{
 
// Function to find minimum
// operations required to convert
// N to 0
static int minimumOneBitOperations(int n, int res)
{
    // Base Case
    if (n == 0)
        return res;
 
    // Store the highest power of 2
    // less than or equal to n
    int b = 1;
    while ((b << 1) <= n)
        b = b << 1;
 
    // Return the result
    return minimumOneBitOperations(
        (b >> 1) ^ b ^ n, res + b);
}
 
// Driver Code
public static void Main()
{
    // Given Input
    int N = 6;
 
    // Function call
    Console.Write(minimumOneBitOperations(N,0));
}
}
 
// This code is contributed by SURENDRA_GANGWAR.


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输出:
4

时间复杂度: O(log(N))
辅助空间: O(1)