【我解C语言面试题系列】006 按位反转整数问题

【我解C语言面试题系列】006 按位反转整数问题

按位反转整数问题

 

Write a C function to swap the bits of a unsigned int so that its bits become the mirror image of the char. MSBs become its LSBs, e.g.  0111100011110111 binary should become 1110111100011110 binary.

方法一：（最最容易想到的办法）

unsigned int ReverseBitsInWord00(unsigned int Num)

{

    unsigned int ret = 0;

    int i;

   

    for(i=0;i<32;i++)

    {

       ret <<= 1;

      ret |= Num & 1;

      Num >>=  1;

    }

   

    return ret;

}

上面的程序通过每次取传入参数的最后一位( Num & 1)，然后与要返回的结果相 “ 或 ”，把传入参数 Num 右移 1 位，要返回的结果左移一位，来实现数字反转的。

方法二：   （对换）

unsigned int ReverseBitsInWord01(unsigned int Num)

{

    unsigned int ret = 0;

    int i;

   

    for(i=0;i<16;i++)

    {

         ret |= (Num & (1 << i)) << (31-2*i);

         ret |= (Num & (0x80000000 >> i) ) >> (31-2*i);

    }

    return ret;

}

上面的程序通过对换来实现的。

1、先找到低位，然后移动到对应的高位，再与要返回的结果 或 。

2、再找到高位，然后移动到对应的低位，再与要返回的结果 或。

3、循环，直至对换 16 次。

 

方法三：   （分而治之）

unsigned int ReverseBitsInWord02(unsigned int Num)

{

    Num = (Num & 0x55555555) <<  1  | (Num >>  1) & 0x55555555;

    Num = (Num & 0x33333333) <<  2  | (Num >>  2) & 0x33333333;

    Num = (Num & 0x0F0F0F0F) <<  4  | (Num >>  4) & 0x0F0F0F0F;

    Num = (Num & 0x00FF00FF) <<  8  | (Num >>  8) & 0x00FF00FF;

    Num = (Num & 0x0000FFFF) <<  16 | (Num >>  16) & 0x0000FFFF;

   

    return Num;

}

上面的程序采用的是分而治之的策略( divide and conquer strategy )。把反转32位的程序分别分解为反转 2 位、4 位、8位、16位来实现的。无论是对于要反转几位，他们的算法是类似的。
1、取低位，左移。
2、右移，取高位。
3、（ 1、2 的结果） 或

方法四：   （分而治之）

unsigned int ReverseBitsInWord03(unsigned int Num)

{

    Num = (Num & 0x55555555) <<  1 | (Num & 0xAAAAAAAA) >>  1;

    Num = (Num & 0x33333333) <<  2 | (Num & 0xCCCCCCCC) >>  2;

    Num = (Num & 0x0F0F0F0F) <<  4 | (Num & 0xF0F0F0F0) >>  4;

    Num = (Num & 0x00FF00FF) <<  8 | (Num & 0xFF00FF00) >>  8;

    Num = (Num & 0x0000FFFF) << 16 | (Num & 0xFFFF0000) >> 16;

 

    return Num;

}

 

这个程序采用的也是分而治之的策略( divide and conquer strategy )。把反转32位的程序分别分解为反转 2 位、4 位、8位、16位来实现的。无论是对于要反转几位，他们的算法是类似的。

1、取低位，左移。
2、取高位，右移。
3、（ 1、2 的结果） 或

上面的四个程序，前两个是我写的，是一个按照常规思维方式写的代码。后面的两个来自于 Henry S.Warren 的 《Hacker's Delight》一书中的有关 Reversing Bits 的相关介绍。