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二进制表示中质数个计算置位

给你两个整数 left 和 right ,在闭区间 [left, right] 范围内,统计并返回 计算置位位数为质数 的整数个数。 计算置位位数 就是二进制表示中 1 的个数。 例如, 21 的二进制表示 10101 有 3 个计算置位。 示例 1: 输入: left = 6, right = 1…

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简单 · 数学·位运算

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答案摘要

题目中 和 的范围均在 以内,而 $2^{20} = 1048576$,因此,二进制中 的个数最多也就 个,而 以内的质数有 $[2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19]$。 我们枚举 $[\textit{left},.. \textit{right}]$ 范围内的每个数,统计其二进制中 的个数,然后判断该个数是否为质数,如果是,答案加一。

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题目描述

给你两个整数 left 和 right ,在闭区间 [left, right] 范围内,统计并返回 计算置位位数为质数 的整数个数。

计算置位位数 就是二进制表示中 1 的个数。

  • 例如, 21 的二进制表示 10101 有 3 个计算置位。

 

示例 1:

输入:left = 6, right = 10
输出:4
解释:
6 -> 110 (2 个计算置位,2 是质数)
7 -> 111 (3 个计算置位,3 是质数)
9 -> 1001 (2 个计算置位,2 是质数)
10-> 1010 (2 个计算置位,2 是质数)
共计 4 个计算置位为质数的数字。

示例 2:

输入:left = 10, right = 15
输出:5
解释:
10 -> 1010 (2 个计算置位, 2 是质数)
11 -> 1011 (3 个计算置位, 3 是质数)
12 -> 1100 (2 个计算置位, 2 是质数)
13 -> 1101 (3 个计算置位, 3 是质数)
14 -> 1110 (3 个计算置位, 3 是质数)
15 -> 1111 (4 个计算置位, 4 不是质数)
共计 5 个计算置位为质数的数字。

 

提示:

  • 1 <= left <= right <= 106
  • 0 <= right - left <= 104
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解题思路

方法一:数学 + 位运算

题目中 left\textit{left}right\textit{right} 的范围均在 10610^6 以内,而 220=10485762^{20} = 1048576,因此,二进制中 11 的个数最多也就 2020 个,而 2020 以内的质数有 [2,3,5,7,11,13,17,19][2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19]

我们枚举 [left,..right][\textit{left},.. \textit{right}] 范围内的每个数,统计其二进制中 11 的个数,然后判断该个数是否为质数,如果是,答案加一。

时间复杂度 O(n×logm)O(n\times \log m)。其中 n=rightleft+1n = \textit{right} - \textit{left} + 1,而 mm[left,..right][\textit{left},.. \textit{right}] 范围内的最大数。

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class Solution:
    def countPrimeSetBits(self, left: int, right: int) -> int:
        primes = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19}
        return sum(i.bit_count() in primes for i in range(left, right + 1))
speed

复杂度分析

指标
时间Depends on the final approach
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    The candidate should focus on efficiently counting set bits and checking for primality.

  • question_mark

    A focus on optimization is important, especially with the constraint that the range length can be up to 10,000.

  • question_mark

    The candidate should ensure their solution handles the range limits appropriately and avoids unnecessary calculations.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Incorrectly counting the number of set bits, leading to wrong results.

  • error

    Inefficient primality testing, especially when checking large numbers repeatedly.

  • error

    Overlooking edge cases like the smallest and largest numbers in the range.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Implement a solution using bit manipulation to count set bits.

  • arrow_right_alt

    Consider handling larger ranges more efficiently using precomputed prime numbers.

  • arrow_right_alt

    Optimize for cases where the difference between right and left is small, improving performance.

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常见问题

外企场景

二进制表示中质数个计算置位题解:数学·位运算 | LeetCode #762 简单