今天在学习Go语言中的位运算时,老师突然问我们位运算可以有哪些运用场景?这一点让我一下子想到了刷到的leetcode中的两道题目,例如丢失的数字和只出现一次的数字。有兴趣的小伙伴可以尝试做做看。
这两道题目都是用位运算解决的,并且十分简单,二者都是使用的异或的运算规律轻松解题,即
a
⊕
0
=
a
,
a
⊕
a
=
0
a\oplus0=a,a\oplus a=0
a⊕0=a,a⊕a=0,因为异或就是相对应的两个bit相同则为0,不同则为1。
但是,位运算的应用场景还远不止这么简单,它还可以运用在位掩码、位压缩、快速计算、位图算法、加密和哈希算法、图形处理和图像处理等,今天我介绍一种位运算的简单应用场景,处理解决逻辑推理问题。
1.题目描述
某任务需要ABCDE五个人去完成,但有如下限制
1.A去则B也要去
2.D和E两个人至少要去一人
3.B,C两人必有人去,但只能去一人
4.C,D要么都去,要么都不去
5.如果E去,则A也去
2.题目分析
本题可以使用lingo解决线性规划问题,也可以使用机器学习,当然,这里我使用位运算解决,这一种解决方法是我没想到的,就相当于我不知道可以使用异或运算交换两个变量的值一样。
具体使用位运算分析过程如下所示:
本题一共有五个人,因此最多只有32种情况,所以用五位二进制即可以表示全部情况。
最高位为1,即1xxxx 则表示A去(注意,这里的x表示任意情况(0或1)都可)
次高为为1,即x1xxx 则表示B去
第三位为1,即xx1xx 则表示C去
第四位为1,即xxx1x 则表示D去
最低位为1,即xxxx1 则表示E去
如此,可以分析得出
如果A对应的位数为1 而B对应的位数为0 此种情况不符合条件;
如果D和E对应的位数都为0 此种情况不符合条件;
如果B和C对应的位数相同 此种情况不符合条件;
如果C和D对应的位数不同 此种情况不符合条件;
如果E对应的位数为1 且A对应的位数为0 此种情况不符合条件;
3.代码实现
这里由于我学习的是Go语言,所以代码是用Go语言实现的,当然只要你搞懂了分析过程,使用Java语言的位运算也同样可以解决。
package main
import (
"fmt"
)
// 模拟使用位运算解决逻辑问题
func main() {
for i := 0; i < 32; i++ {
// 这里的ABCDE分别表示i对应的位数 只能为0或1 1代表去 0代表不去
A, B, C, D, E := (i&16)>>4, (i&8)>>3, (i&4)>>2, (i&2)>>1, (i & 1)
if A == 1 && B == 0 {
continue
}
if D == 0 && E == 0 {
continue
}
if B == C {
continue
}
if C != D {
continue
}
if E == 1 && A == 0 {
continue
}
fmt.Printf("A:%v\n", A == 1)
fmt.Printf("B:%v\n", B == 1)
fmt.Printf("C:%v\n", C == 1)
fmt.Printf("E:%v\n", D == 1)
fmt.Printf("F:%v\n", E == 1)
fmt.Printf("=================\n")
}
}
具体程序运行结果如下所示:
根据程序运行结果可知,只有CE一起去或者ABF一起去才能满足要求,此后,遇到这种类似的逻辑推理问题,均可以使用位运算解决,方便快捷还好理解。