检查在 C++ 中,是否可以通过更改 1 位或 2 位一次使给定的两个数字相等

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在计算机编程领域,许多操作都以数值为中心。在某些情况下,可能需要确定修改几个位是否可以使两个数字相等。虽然这种困境可能带来挑战,但正确的策略可以带来成功的解决方案。

语法

为了为理解算法奠定坚实的基础,让我们首先通过使用这种特定方法来熟悉后续编码中使用的语法 -

bool checkEquality(int num1, int num2);

要确定两个给定的整数(即 num1 和 num2)是否可以通过仅改变一位或两位而相等,可使用 checkEquality 函数生成布尔响应。

算法

下面是算法的分步分解 -

  • 确定 num1 和 num2 的异或,将输出分配给新变量 xorResult。

  • 利用算法计算 xorResult 中设置位数,然后将结果分配给名为 setBitCount 的变量。

  • 为了使操作成功,setBitCount 不得超过 2。在这种情况下,我们的函数将提供 true 结果。如果它的数量超过这个指定的阈值,我们可以得出结论,我们的输出一定是错误的。

  • 现在我们掌握了算法,让我们深入研究解决这个问题的至少两种不同方法。

方法 1:位操作

在这种方法中,我们将使用位操作来检查是否有可能使数字相等。

示例

#include <iostream>

bool checkEquality(int num1, int num2) {
   int xorResult = num1 ^ num2;
   int bitCheck = xorResult & (xorResult - 1);
   return (bitCheck == 0);
}

int main() {
    int number1, number2;
    std::cout << "输入第一个数字:";
    std::cin >> number1;
    std::cout << "输入第二个数字:";
    std::cin >> number2;
    
    bool result = checkEquality(number1, number2);
    if (result) {
        std::cout << "仅通过更改一位或两位就可以使数字相等。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "仅通过更改一位或两位无法使数字相等。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出

输入第一个数字: 输入第二个数字: 仅通过更改一位或两位无法使数字相等。

解释

呈现的 C++ 代码直接检查在进程执行期间仅修改两个提供的数值中包含的一位或两位时,在两个提供的数值之间建立完美对齐是否可行。为了实现这一目标,此代码的一个组成部分包括定义一个称为"checkEquality"的特殊函数。使用此自定义函数需要我们提供两个整数变量作为输入。此特定函数的输出类型是使用布尔逻辑设计的,因此用户可以轻松获得结果,表明更改是否足以在运行时完美对齐提供给该函数的参数。

出于计算目的,此程序采用 XOR 算法,通过 checkEquality 方法比较上述整数输入。之后,自动存储结果被捕获在变量"xorResult"中。下一步的关键决定因素涉及计算 xorResult 和 XORResult - 1 之间的按位 AND 中间结果。正是在此阶段,当返回值"0"时,bitCheck 变量假设变得必要。由于它表示满足必要条件,我们可以假设整数输入中存在的一个或两个位需要变化以满足 checkEquality 函数提出的要求。完成后,程序会提示用户输入信息,然后将参数输入到 checkEquality 方法中作为最终计算阶段。该过程结束后,输出消息指示是否存在所需的位级更改,并在控制台输出上显示相应的消息。此实现展示了一个极好的例子,涉及 C++ 中的按位运算和 XOR 利用途径。

方法 2:汉明距离方法

在这种方法中,我们将使用汉明距离的概念来解决问题。

示例

#include <iostream>

int countSetBits(int num) {
   int count = 0;
   while (num) {
      num &= (num - 1);
      count++;
   }
   return count;
}

bool checkEquality(int num1, int num2) {
   int xorResult = num1 ^ num2;
   int setBitCount = countSetBits(xorResult);
   return (setBitCount <= 2);
}

int main() {
    int number1, number2;
    std::cout << "请输入第一个数字:";
    std::cin >> number1;
    std::cout << "请输入第二个数字:";
    std::cin >> number2;
    
    bool result = checkEquality(number1, number2);
    if (result) {
        std::cout << "只需改变一位或两位,即可使数字相等。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "只需改变一位或两位,则无法使数字相等。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出

输入第一个数字: 输入第二个数字: 仅通过更改一位或两位无法使数字相等。

解释

在本例中,我们提供了一个 C++ 程序,旨在确定我们是否可以仅对一位或两位进行更改,以使两个单独的数字相等。此外,还有一个名为"countSetBits"的函数,它利用 Kemighan 算法来确定整数值中存在多少个设置位。

在 checkEquality 函数中,代码计算两个输入数字的 XOR(异或)并将其存储在 xorResult 中。前一个语句触发 countSetBits 函数,以确定 xorResult 中设置的位数,然后在 setBitCount 中积累。每当 setBitCount 被识别为 2 或更少时,就只需要修改 1 或 2 个位即可实现相等,从而导致函数返回 true。否则,将执行 false 返回

在主函数中,程序提示用户输入两个数字。然后,它使用用户提供的数字调用 checkEquality 函数并存储结果。最后,根据结果的值,程序打印一条适当的消息,指示是否可以通过仅更改 1 或 2 个位来使数字相等。

此代码提供了问题的清晰实现,利用 XOR 运算和 Kernighan 算法有效地计数设置位。

结论

我们的文章深入研究了确定在仅更改 1 或 2 个位的情况下是否可以使两个给定数字相等的问题。为了解决这个问题,我们提出了两种有效的方法 - 位操作方法和汉明距离方法。这两种方法都为该问题提供了有效的解决方案。我们还提供了基于这些方法的真实、完全可执行的代码示例。通过理解和实施这些方法,您可以有效地检查是否可以通过改变几个位来使两个数字相等。


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