אתגר תכנותי: היפוך ביטים של מספר בינארי באמצעות אופרציות Bitwise

באתגר זה, תכתוב פונקציה המבצעת את הפעולות הבאות:

1. מקבלת מספר בינארי ומספר ביטים.
2. הופכת את סדר הביטים של המספר הבינארי.
3. מחזירה את הייצוג העשרוני של המספר הבינארי לאחר ההיפוך. עליך לבצע את המשימה באמצעות שימוש באופרציות bitwise בלבד.

דוגמה

קלט:

• מספר בינארי: 0101
• מספר ביטים: 4

פלט:

• 10

הסבר:
המספר הבינארי 0101 (הייצוג הבינארי של 5 ב-4 ביטים) הופך ל-1010. הייצוג העשרוני של 1010 הוא 10.

פתרון מוצע

def reverse_bits(b, n):
    if b == 0: return 0 # Not necessary
    res = 0 # Initialize the final result
    for i in range(n):
        bit = (b >> (n - i - 1)) & 1 # Get the current bit when reading MSB to LSB
        res |= bit << i # Left shifting to reverse the bit location
    return res

הסבר

הפונקציה מחזירה את המספר הבינארי לאחר היפוך סדר הביטים. הפעולה מתבצעת באמצעות הצעדים הבאים:

1. סורקים את המספר הבינארי משמאל לימין, כלומר מהביט המשמעותי ביותר (MSB) אל הפחות משמעותי (LSB).
2. בכל איטרציה לוקחים את הביט הנוכחי ומציבים אותו במיקום ההפוך כך שהביט הראשון עובר לסוף, והשני לפניו, וכן הלאה.

נבדוק:

test_cases = [
    [0b0, 1, 0],
    [0b00, 2, 0],
    [0b1, 1, 1],
    [0b01, 2, 2],
    [0b0101, 4, 10],
    [0b0000, 4, 0],
    [0b1111, 4, 15],
    [0b1010, 4, 5],
    [0b11100010100111001101111010010101, 32, 2843425095],
]

# Print Header
print(f"{'Result'.ljust(13)}{'Expected'.ljust(13)}{'Conclusion'}")
print(f"{'-'*13}{'-'*13}{'-'*10}")

# Loop through test cases and print results in table format
for b, num_bits, expected in test_cases:
    res = reverse_bits(b, num_bits)
    conclusion = "😄" if res == expected else "😭"
    print(f"{str(res).ljust(13)}{str(expected).ljust(13)}{conclusion}")

print("Finito Programa")

סיבוכיות

1. זמן ריצה: O(num_bits) – הפונקציה רצה פרופורציונלית למספר הביטים.
2. שימוש בזיכרון: O(num_bits) – נדרש אחסון תוצאה זמנית באורך מספר הביטים.

לסיכום

הפתרון משתמש באופרציות bitwise בלבד כדי לבצע את היפוך הביטים באופן יעיל ומדויק. אתגר תכנותי זה ממחיש את הגמישות של הפעלת אופרציות על ביטים.

אולי גם זה יעניין אותך?

עבודה עם מספרים בינאריים ואופרציות Bitwise בפייתון

אתגר תכנותי: מציאת מספר הביטים שהם 1 במספר בינארי

מהם מספרים בינאריים וכיצד להמיר מספרים מייצוג עשרוני לבינארי והפוך

לכל המדריכים בסדרה ללימוד פייתון

אהבתם? לא אהבתם? דרגו!

0 הצבעות, ממוצע 0 מתוך 5 כוכבים