LeetCode筆記:371. Sum of Two Integers

問題:

Calculate the sum of two integers a and b, but you are not allowed to use the operator + and -.
Example:
Given a = 1 and b = 2, return 3.

大意:

計算a和b兩個整數(shù)的和,但是不能用+或-運算符。
比如:
給出 a = 1 和 b = 2,返回 3.

思路:

這道題乍看之下很簡單,計算兩個數(shù)之和嘛,但問題在于不能直接使用加號和減號,這就尷尬了,不過如果不這樣,也稱不上一道題了。其實對于運算,我們知道計算機本身就是沒有什么加減乘除的,一切都是二進制在進行一些位運算,所以這里很顯然的一個思路也就是轉(zhuǎn)換成位運算,當然如果你本來就知道加法的實現(xiàn)原理,那也可以直接拿來做了。

我們先看個位數(shù)的二進制運算:
1 + 1 = 10;
1 + 0 = 1;
0 + 1 = 1;
0 + 0 = 0。

如果我們用^,也就是位異或運算來做:
1 ^ 1 = 0;
1 ^ 0 = 1;
0 ^ 1 = 1;
0 ^ 0 = 0。

其實觀察可以看到,異或和直接的加唯一結(jié)果有區(qū)別的就是1+1這一條,但是換個想法,1+1是要進位的,進位后個位上還是變成0了,這樣就一樣了,只不過還需要有一個進位操作,而對于二進制,只有都是1的時候才會進位,這立馬就可以聯(lián)想到“與”操作了對不對:
1 & 1 = 1;
1 & 0 = 0;
0 & 1 = 0;
0 & 0 = 0。

既然是進位,我們當然要將得出來的結(jié)果進一位,這里使用左移運算符就可以了,所以對于1+1這種的做法就是異或加上與的進位:
1+1 = 1^1 + (1&1)<<1

當然我們還是不能有加號,所以對上那個加法我們還是要使用同樣的方法,這就是遞歸了,那要到什么時候為止呢,從邏輯上來說,到不再有進位就可以了。

現(xiàn)在我們看一個二位數(shù)的加法:11+ 10 = 101

首先11^10 = 01,
然后11&10 = 10,左移一位得100,
現(xiàn)在有進位,那么繼續(xù) 01+100,
01^100 = 101,
01&100 = 000,
這時候與操作后的結(jié)果為0了,可以停止運算了,最后的的結(jié)果應(yīng)該是101,答案正確。說明思路是對的。

代碼(Java)

public class Solution {
    public int getSum(int a, int b) {
        if (b == 0) return a;
        int sum,up;
        sum = a^b;
        up = (a&b)<<1;
        return getSum(sum, up);
    }
}

代碼很簡單,遞歸調(diào)用,在每次調(diào)用中都先檢查進位的計算是不是為0了,也就是是不是沒有進位了,如果沒有了說明異或運算就是最終結(jié)果了,如果還有進位就繼續(xù)算下去,算異或和與之后的左移然后繼續(xù)調(diào)用。

看來這些看似理所當然的最簡單的運算符,內(nèi)里的門道也是需要了解清楚的。

合集:https://github.com/Cloudox/LeetCode-Record


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