通常,人们习惯将所有 nn 位二进制串依照字典序排列,例如所有 22 位二进制串按字典序从小到大排列为:00,01,10,1100,01,10,11。
格雷码(Gray Code)是一种非凡的 nn 位二进制串排列法,它要求相邻的两个二进制串间恰好有一位不同,特地地,第一个串与最初一个串也算作相邻。
所有 2 位二进制串按格雷码排列的一个例子为:00,01,11,10。
n 位格雷码不止一种,上面给出其中一种格雷码的生成算法:
- 1 位格雷码由两个 1 位二进制串组成,程序为:0,10,1。
- n+1 位格雷码的前 2n 个二进制串,能够由依此算法生成的 n 位格雷码(总共 2n 个 n 位二进制串)按程序排列,再在每个串前加一个前缀 0 形成。
- n+1 位格雷码的后 2n 个二进制串,能够由依此算法生成的 n 位格雷码(总共 2n 个 n 位二进制串)按逆序排列,再在每个串前加一个前缀 1 形成。
综上,n+1 位格雷码,由 n 位格雷码的 2n 个二进制串按顺序排列再加前缀 0,和按逆序排列再加前缀 1 形成,共 2n+1 个二进制串。
另外,对于 n 位格雷码中的 2n 个二进制串,咱们按上述算法失去的排列程序将它们从 0 ∼ 2n−1 编号。
按该算法,2 位格雷码能够这样推出:
- 已知 11 位格雷码为 0,10,1。
- 前两个格雷码为 00,01。后两个格雷码为 11,10。合并失去 00,01,11,10编号顺次为 0 ∼ 3。
同理,3 位格雷码能够这样推出:
- 已知 2 位格雷码为:00,01,11,10。
- 前四个格雷码为:000,001,011,010。后四个格雷码为:110,111,101,100 110,111,101,100。合并失去:000,001,011,010,110,111,101,100,编号顺次为 0 ∼ 7。
当初给出 n,k,请你求出按上述算法生成的 nn 位格雷码中的 kk 号二进制串。
输出格局
仅一行,蕴含两个整数 nn 和 kk。
输入格局
仅一行,一个 nn 位二进制串示意答案。
数据范畴
对于 50% 的数据:n≤10
对于 80% 的数据:k≤5×106
对于 95% 的数据:k≤263−1
对于 100% 的数据:1≤n≤64,0≤k<2n
输出样例1:
2 3
输入样例1:
10
输出样例2:
3 5
输入样例2:
111
样例解释
对于样例1,2 位格雷码为:00,01,11,10,编号从 0 ∼ 3,因而 3 号串是 10。
对于样例2,3 位格雷码为:000,001,011,010,110,111,101,100,编号从 0 ∼ 7,因而 5 号串是 111。
思路:读题,n位格雷码能够由n-1位格雷码得出,所以咱们很容易的想到递归思路,一种思路是在每次递归时利用一个数据获取以后位数所有格雷码,而后最初返回一个数组,利用k当成下标而后返回后果。
当然这是第一工夫的想法,也的确能够通过肯定的测试样例,然而咱们留神到:对于 95% 的数据:k≤263−1k≤263−1。这样子咱们应用数组的想法也就告吹了,因为前面用来寄存的数据太多了,超过了最大值,所以pass。
这里咱们能够应用二分法解决这个问题,对于n=3,k=5的状况,咱们思考当k>=22时,这个时候也就是说k=5属于n的8个格雷码的后4个之一,这个时候最高位加上1,之后n=n-1=2,这里咱们留神到前四位格雷码的后两位是两头对称的。
也就是第三点:n+1 位格雷码的后 2n 个二进制串,能够由依此算法生成的 n 位格雷码(总共 2n 个 n 位二进制串)按逆序排列,再在每个串前加一个前缀 1 形成:
000,001,011,010,110,111,101,100000,001,011,010,110,111,101,100
好了咱们持续这个时候咱们失去第一位填1,n=2,k因为逆序所以是k = 8(23)-5(原k)-1= 2,因为k>=21,所以咱们接下来一位接着填1。
目前,咱们失去一个格雷码11_,此时n=1,并且k=4-2-1=1,此时咱们曾经到了完结条件(n=1,表明这是最初一位须要填入的),很显然这个时候咱们失去的k不是1就是0,咱们把k填入即可。
最初咱们对n=3,k=5的输出失去的格雷码为111,而111就是k=5对应的格雷码。
把下面的思路整顿成代码即可,咱们应用一个数组ans存储每一位的信息,并初始化为100的长度。
然而咱们写完当前,咱们还留神到:对于 100% 的数据:1≤n≤64,0≤k<2n1≤n≤64,java中最大的整数类型long的最大值是263-1,而k的最大值是264,很显著,咱们也不能间接应用Long这个类型获取k的值。
那么问题来了,如果想要齐全做出这道题,咱们仿佛连获取k的值都变得十分困难起来,有一个思路是利用char[]获取k的每一位,然而这里我没有尝试应用这种思路,我抉择应用Java的BigInteger来解决大数问题,那么这里咱们只须要将波及到k的解决改成BigInteger解决即可。
无关BigInteger的更多信息能够移步至上面的博客:
Java中BigInteger办法总结:https://www.jianshu.com/p/8b8...
好了,最初的代码如下:
import java.util.Scanner;import java.math.BigInteger;public class Main { public static int[] ans = new int[100]; public static void main(String[] args){ Scanner in = new Scanner(System.in); String s = in.nextLine(); //获取输出 //留神1≤n≤64,0≤k<2n int n = Integer.parseInt(s.split(" ")[0]); BigInteger k = new BigInteger((s.split(" ")[1])); //利用数组找下标的形式会超时 //必须思考到数字超过long的状况 //所以还是得用BigInteger进行大数解决 //应用二分法解题 dfs(n,k); //应用数组存储后果 for(int i=n;i>=1;i--){ System.out.print(ans[i]); } } public static void dfs(int pos, BigInteger k){ //边界条件 if(pos==1){ ans[pos] = k.intValue(); return; } BigInteger base = BigInteger.valueOf(2); BigInteger bwt = base.pow(pos-1); //如果处于前半部分 if(k.subtract(bwt).longValue() < 0 ){ ans[pos] = 0; dfs(pos-1, k); }else{ //处于后半局部须要逆序 ans[pos] = 1; dfs(pos-1, (base.pow(pos)).subtract(k.add(BigInteger.valueOf(1)))); } }}