不用加减乘除做加法

你快乐吗?

Posted by bbkgl on September 26, 2019

不用加减乘除做加法

C++,位运算。

不能用四则运算实现加法,就只能用位运算来实现了。

在十进制中,加法的过程如下,例如a + b = 134 + 267:

  • 加法包括按位相加以及进位
  • 按位相加就是[1 + 2 = 3, 3 + 6 = 9, 4 + 7 = 1], 即a = [0, 3, 9, 1]
  • 进位就是把和当成四位数来看[0, 1 + 2 = 0, 3 + 6 = 0, 4 + 7 = 1],然后移位得到b = [0, 0, 1, 0]
  • 然后继续按位相加a = a + b = [0, 3, 0, 1],继续进位移位b = a + b = [0, 1, 0, 0]
  • 继续按位相加a = a + b = [0, 4, 0, 1],继续进位移位b = a + b = [0, 0, 0, 0]
  • 可以发现在b为全0的情况下,结果不会变了,也就是结果等于401

二进制同理,以下不再解释,仅模拟过程,解释同上,例如a + b = 5 + 7 = 0101 + 0111:

  • 按位相加[0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 1 = 0] = [0, 0, 1, 0]

  • 进位移位[0 + 0 = 0, 1 + 1 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 1] = [1, 0, 1, 0]
  • 按位相加[0 + 1 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0] = [1, 0, 0, 0]

  • 进位移位[0 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 1, 0 + 0 = 0] = [0, 1, 0, 0]
  • 按位相加[1 + 0 = 1, 0 + 1 = 1, 0 + 0 = 0, 0 + 0 = 0] = [1, 1, 0, 0]

  • 进位移位[1 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 0 + 0 = 0, 0 + 0 = 0] = [0, 0, 0, 0]
  • ….
  • 最后就是[1, 1, 0, 0],也就是12

熟悉位运算的人肯定看出来“按位相加”就是位运算里的按位异或^,”进位移位“就是位运算里的按位与和移位& + <<,所以只要到进位的数为0时终止“按位相加”和”进位移位“这两个步骤就行了。

class Solution {
public:
    int Add(int num1, int num2) {
        while (num2) {
            int temp = num1 ^ num2;
            num2 = (num1 & num2) << 1;
            num1 = temp;
        }
        return num1;
    }
};