二进制数减一的操作可以通过以下步骤理解:
最右边的1变为0:
将二进制数减1时,最右边的1会变成0,而其后的所有0会变成1。例如:
- 二进制数 `1100` 减1后变为 `1011`
- 二进制数 `10100` 减1后变为 `10011`
按位与操作:
将原数与减1后的数进行按位与操作,结果中1的个数即为原数二进制表示中1的个数。例如:
- `1100 & 1011 = 1000`(结果有1个1)
- `10100 & 10011 = 10000`(结果有1个1)
循环操作:
重复上述减1和按位与操作,直到结果为0,循环次数即为1的个数。例如:
- `1111` → `1110` → `1101` → `1011` → `1010` → `1001` → `1000` → `0`(共7次循环)
示例代码(PHP)
```php
function NumberOf1($n) {
$count = 0;
while ($n > 0) {
$n = $n & ($n - 1);
$count++;
}
return $count;
}
// 测试
echo NumberOf1(7); // 输出 3,因为7的二进制是111
```
总结
二进制减一的核心思想是通过按位与操作消除最右边的1及其后的0,重复此过程直到结果为0,计数器记录操作次数即为1的个数。这种方法的时间复杂度为O(k),其中k是二进制表示中1的个数,效率较高。