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应用乘法原理统计集合元素组合个数 |周末学习


题目描述

这是 LeetCode 上的 ​​477. 汉明距离总和​​ ,难度为 中等

Tag : 「位运算」、「数学」

两个整数的 汉明距离 指的是这两个数字的二进制数对应位不同的数量。

给你一个整数数组 nums,请你计算并返回 nums 中任意两个数之间汉明距离的总和。


示例 1:

输入:nums = [4,14,2]
输出:6
解释:在二进制表示中,4 表示为 0100 ,14 表示为 1110 ,2表示为 0010 。(这样表示是为了体现后四位之间关系)
所以答案为:
HammingDistance(4, 14) + HammingDistance(4, 2) + HammingDistance(14, 2) = 2 + 2 + 2 = 6

示例 2:

输入:nums = [4,14,4]
输出:4

提示:

1 <= nums.length <= $10^5$
0 <= nums[i] <= $10^9$

按位统计

我们知道,汉明距离为两数二进制表示中不同位的个数,同时每位的统计是相互独立的。

即最终的答案为 ,其中 函数为求得所有数二进制表示中的某一位 所产生的不同位的个数。

我们考虑某个 如何求得:

事实上,对于某个 ​​nums[i]​​​ 我们只关心在 ​​nums​​​ 中有多少数的第 位的与其不同,而不关心具体是哪些数与其不同,同时二进制表示中非 即 。

这指导我们可以建立两个集合 ,分别统计出 nums 中所有数的第 位中 的个数和 的个数,集合中的每次计数代表了 ​nums​ 中的某一元素,根据所在集合的不同代表了其第 位的值。那么要找到在 ​nums​ 中有多少数与某一个数的第 位不同,只需要读取另外一个集合的元素个数即可,变成了 操作。那么要求得「第 位所有不同数」的对数的个数,只需要应用乘法原理,将两者元素个数相乘即可。

应用乘法原理统计集合元素组合个数 |周末学习_时间复杂度

前面说到每位的统计是相对独立的,因此只要对「每一位」都应用上述操作,并把「每一位」的结果累加即是最终答案。

代码:

class Solution {
public int totalHammingDistance(int[] nums) {
int ans = 0;
for (int x = 31; x >= 0; x--) {
int s0 = 0, s1 = 0;
for (int u : nums) {
if (((u >> x) & 1) == 1) {
s1++;
} else {
s0++;
}
}
ans += s0 * s1;
}
return ans;
}
}
  • 时间复杂度:,固定为
  • 空间复杂度:

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 ​​No.477​​ 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先将所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码,我建立了相关的仓库:​​github.com/SharingSour…​​ 。

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