腾讯2016校招试题----------格雷码的实现
生活随笔
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腾讯2016校招试题----------格雷码的实现
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
問題:產生n位元的所有格雷碼。
格雷碼(Gray Code)是一個數列集合,每個數使用二進位來表示,假設使用n位元來表示每個數字,任兩個數之間只有一個位元值不同。 例如以下為3位元的格雷碼:?000 001 011 010 110 111 101 100 。 如果要產生n位元的格雷碼,那么格雷碼的個數為2^n.
假設原始的值從0開始,格雷碼產生的規律是:第一步,改變最右邊的位元值;第二步,改變右起第一個為1的位元的左邊位元;第三步,第四步重復第一步和第二步,直到所有的格雷碼產生完畢(換句話說,已經走了(2^n) - 1 步)。
用一個例子來說明: 假設產生3位元的格雷碼,原始值位 000 第一步:改變最右邊的位元值: 001 第二步:改變右起第一個為1的位元的左邊位元: 011 第三步:改變最右邊的位元值: 010 第四步:改變右起第一個為1的位元的左邊位元: 110 第五步:改變最右邊的位元值: 111 第六步:改變右起第一個為1的位元的左邊位元: 101 第七步:改變最右邊的位元值: 100
如果按照這個規則來生成格雷碼,是沒有問題的,但是這樣做太復雜了。如果仔細觀察格雷碼的結構,我們會有以下發現: 1、除了最高位(左邊第一位),格雷碼的位元完全上下對稱(看下面列表)。比如第一個格雷碼與最后一個格雷碼對稱(除了第一位),第二個格雷碼與倒數第二個對稱,以此類推。 2、最小的重復單元是 0 , 1。
000
001
011
010
110
111
101
100
所以,在實現的時候,我們完全可以利用遞歸,在每一層前面加上0或者1,然后就可以列出所有的格雷碼。 比如: 第一步:產生 0, 1 兩個字符串。 第二步:在第一步的基礎上,每一個字符串都加上0和1,但是每次只能加一個,所以得做兩次。這樣就變成了 00,01,11,10 (注意對稱)。 第三步:在第二步的基礎上,再給每個字符串都加上0和1,同樣,每次只能加一個,這樣就變成了 000,001,011,010,110,111,101,100。 好了,這樣就把3位元格雷碼生成好了。 如果要生成4位元格雷碼,我們只需要在3位元格雷碼上再加一層0,1就可以了:?0000,0001,0011,0010,0110,0111,0101,0100,1100,1101,1110,1010,0111,1001,1000.
也就是說,n位元格雷碼是基于n-1位元格雷碼產生的。
如果能夠理解上面的部分,下面部分的代碼實現就很容易理解了。 //格雷碼 #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <cmath> using namespace std;vector<string> GrayCode(int n) {// produce 2^n grade codesvector<string> graycode(int(pow(float(2.), n)));if (n == 1) {graycode[0] = "0";graycode[1] = "1";return graycode;}vector<string> last = GrayCode(n - 1);for (int i = 0; i < last.size(); i++) {graycode[i] = "0" + last[i];graycode[graycode.size() - i - 1] = "1" + last[i];}return graycode; } int main() {vector<string> graycode = GrayCode(4);for (auto x: graycode){cout << x << endl;}}
參考文獻: 1.格雷碼的實現 2.格雷碼(百度百科)
格雷碼(Gray Code)是一個數列集合,每個數使用二進位來表示,假設使用n位元來表示每個數字,任兩個數之間只有一個位元值不同。 例如以下為3位元的格雷碼:?000 001 011 010 110 111 101 100 。 如果要產生n位元的格雷碼,那么格雷碼的個數為2^n.
假設原始的值從0開始,格雷碼產生的規律是:第一步,改變最右邊的位元值;第二步,改變右起第一個為1的位元的左邊位元;第三步,第四步重復第一步和第二步,直到所有的格雷碼產生完畢(換句話說,已經走了(2^n) - 1 步)。
用一個例子來說明: 假設產生3位元的格雷碼,原始值位 000 第一步:改變最右邊的位元值: 001 第二步:改變右起第一個為1的位元的左邊位元: 011 第三步:改變最右邊的位元值: 010 第四步:改變右起第一個為1的位元的左邊位元: 110 第五步:改變最右邊的位元值: 111 第六步:改變右起第一個為1的位元的左邊位元: 101 第七步:改變最右邊的位元值: 100
如果按照這個規則來生成格雷碼,是沒有問題的,但是這樣做太復雜了。如果仔細觀察格雷碼的結構,我們會有以下發現: 1、除了最高位(左邊第一位),格雷碼的位元完全上下對稱(看下面列表)。比如第一個格雷碼與最后一個格雷碼對稱(除了第一位),第二個格雷碼與倒數第二個對稱,以此類推。 2、最小的重復單元是 0 , 1。
000
001
011
010
110
111
101
100
所以,在實現的時候,我們完全可以利用遞歸,在每一層前面加上0或者1,然后就可以列出所有的格雷碼。 比如: 第一步:產生 0, 1 兩個字符串。 第二步:在第一步的基礎上,每一個字符串都加上0和1,但是每次只能加一個,所以得做兩次。這樣就變成了 00,01,11,10 (注意對稱)。 第三步:在第二步的基礎上,再給每個字符串都加上0和1,同樣,每次只能加一個,這樣就變成了 000,001,011,010,110,111,101,100。 好了,這樣就把3位元格雷碼生成好了。 如果要生成4位元格雷碼,我們只需要在3位元格雷碼上再加一層0,1就可以了:?0000,0001,0011,0010,0110,0111,0101,0100,1100,1101,1110,1010,0111,1001,1000.
也就是說,n位元格雷碼是基于n-1位元格雷碼產生的。
如果能夠理解上面的部分,下面部分的代碼實現就很容易理解了。 //格雷碼 #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <cmath> using namespace std;vector<string> GrayCode(int n) {// produce 2^n grade codesvector<string> graycode(int(pow(float(2.), n)));if (n == 1) {graycode[0] = "0";graycode[1] = "1";return graycode;}vector<string> last = GrayCode(n - 1);for (int i = 0; i < last.size(); i++) {graycode[i] = "0" + last[i];graycode[graycode.size() - i - 1] = "1" + last[i];}return graycode; } int main() {vector<string> graycode = GrayCode(4);for (auto x: graycode){cout << x << endl;}}
參考文獻: 1.格雷碼的實現 2.格雷碼(百度百科)
總結
以上是生活随笔為你收集整理的腾讯2016校招试题----------格雷码的实现的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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