LeetCode筆記:89. Gray Code

問題:

The gray code is a binary numeral system where two successive values differ in only one bit.
Given a non-negative integer n representing the total number of bits in the code, print the sequence of gray code. A gray code sequence must begin with 0.
For example, given n = 2, return [0,1,3,2]. Its gray code sequence is:

00 - 0
01 - 1
11 - 3
10 - 2

Note:
For a given n, a gray code sequence is not uniquely defined.
For example, [0,1,3,2] is also a valid gray code sequence according to the above definition.
For now, the judge is able to judge based on one instance of gray code sequence. Sorry about that.

大意:

格雷碼是一種二進制編碼系統,相鄰的兩個值之間只有一位是不同的。
給出一個非負數n,表示編碼的總位數,輸出格雷碼序列。格雷碼必須從0開始。
比如,給出n=2,返回[0,1,3,2]。它的格雷碼序列是:

00 - 0
01 - 1
11 - 3
10 - 2

注意:
對于給出的n,格雷碼序列并不是唯一的。
比如,[0,2,3,1]也是一種滿足上面要求的序列。
現在,判斷程序只支持一種格雷碼序列,很抱歉。

思路:

格雷碼是很經典的問題,規則其實很簡單,在二進制形式下,任何響鈴的兩個值的二進制表示形式只有一位是不同的,我們可以找找規律。

一位就是簡單的:0,1

兩位是:00,01,11,10

三位是:000,001,011,010,110,111,101,100

發現什么規律沒有?我們把一位的兩個數,前面加上0,就是二位的頭兩個數,前面加上1再反序,就是二位的后兩個數。把二位的前面加上0,就是三位的頭四個數,把二位的前面加上1再反過來,就是三位的后四個數。

也就是說,對于每多一位的格雷碼,前面一半的第一位都是0,后面一半的第一位都是1,其余的位,前后兩半正好是中間對稱的,前面一半就是少一位的格雷碼序列,后面一半時把其反序。

知道這個規律就好做了,我們可以遞歸來做,每次取n-1位的格雷碼來做上述操作,對于一位的格雷碼,直接賦值是0,1就可以了。

不過題目要求返回的是十進制數,而不是字符串,所以我們最好直接操作十進制數,這里前面加0其實就不用做什么,前面加1的話可以將1左移n-1位然后與各個數字相加即可。

注意題目說的n是非負數,所以要考慮n=0的情況,測試用例的n=0時返回的是0。

代碼(Java):

public class Solution {
    public List<Integer> grayCode(int n) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        if (n == 0) {
            res.add(0);
            return res;
        } else if (n == 1) {
            res.add(0);
            res.add(1);
            return res;
        }
        
        List<Integer> last = grayCode(n-1);
        
        for (int i = 0; i < last.size()*2; i++) {
            if (i < last.size()) res.add(last.get(i));
            else {
                int temp = last.get(last.size()-(i-last.size())-1);
                temp += 1 << (n-1);
                res.add(temp);
            }
        }
        
        return res;
    }
}

合集:https://github.com/Cloudox/LeetCode-Record


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