我在上次面试中遇到的一个问题是:

设计函数f,使得:f(f(n))==-n其中n是32位有符号整数;你不能用复数算术。如果你不能为整个数字范围设计这样的函数,那么就尽可能为最大范围设计它。

有什么想法吗?


当前回答

C#表示2^32-1个数字的范围,所有整数32(int32.MinValue除外)

    Func<int, int> f = n =>
        n < 0
           ? (n & (1 << 30)) == (1 << 30) ? (n ^ (1 << 30)) : - (n | (1 << 30))
           : (n & (1 << 30)) == (1 << 30) ? -(n ^ (1 << 30)) : (n | (1 << 30));

    Console.WriteLine(f(f(Int32.MinValue + 1))); // -2147483648 + 1
    for (int i = -3; i <= 3  ; i++)
        Console.WriteLine(f(f(i)));
    Console.WriteLine(f(f(Int32.MaxValue))); // 2147483647

打印:

2147483647
3
2
1
0
-1
-2
-3
-2147483647

其他回答

从来没有人说过f(x)必须是同一类型。

def f(x):
    if type(x) == list:
        return -x[0]
    return [x]


f(2) => [2]
f(f(2)) => -2

下面是一个简短的Python答案:

def f(n):
  m = -n if n % 2 == 0 else n
  return m + sign(n)

一般情况

稍微调整一下上面的内容就可以处理我们希望k个自调用否定输入的情况——例如,如果k=3,这意味着g(g(g)n))=-n:

def g(n):
  if n % k: return n + sign(n)
  return -n + (k - 1) * sign(n)

这是通过将0保留在适当位置并创建长度为2*k的循环来实现的,因此,在任何循环中,n和-n之间的距离为k。具体来说,每个周期如下:

N * k + 1, N * k + 2, ... , N * k + (k - 1), - N * k - 1, ... , - N * k - (k - 1)

或者,为了更容易理解,这里是k=3的示例循环:

1, 2, 3, -1, -2, -3
4, 5, 6, -4, -5, -6

这组循环最大化了在任何以零为中心的机器类型(如有符号int32或有符号int64类型)内工作的输入范围。

兼容范围分析

映射x->f(x)实际上必须形成长度为2*k的循环,其中x=0是特殊情况下的1-长度循环,因为-0=0。因此,一般k的问题是可解的,当且仅当输入-1(补偿0)的范围是2*k的倍数,并且正负范围是相反的。

对于有符号整数表示,我们总是有一个最小的负数,在该范围内没有正的对应项,因此该问题在整个范围内变得不可解决。例如,有符号字符的范围为[-128127],因此在给定范围内f(f(-128))=128是不可能的。

本质上,函数必须将可用范围划分为大小为4的循环,其中-n位于n循环的另一端。但是,0必须是大小为1的循环的一部分,否则0->x->0->x!=-x.因为0是单独的,所以在我们的范围内必须有3个其他值(其大小是4的倍数)不在具有4个元素的正确循环中。

我选择这些额外的奇怪值为MIN_INT、MAX_INT和MIN_INT+1。此外,MIN_INT+1将正确映射到MAX_INT,但会被卡在那里而不能映射回来。我认为这是最好的妥协,因为它有一个很好的特性,即只有极端值不能正常工作。此外,这意味着它将适用于所有BigInt。

int f(int n):
    if n == 0 or n == MIN_INT or n == MAX_INT: return n
    return ((Math.abs(n) mod 2) * 2 - 1) * n + Math.sign(n)

它通过保存状态来作弊,但它有效,将操作分成两部分:-n=(~n+1)对于整数

int f(int n) {
    static int a = 1;
    a = !a;
    if (a) {
        return (~n);
    } else {
        return (n+1);
    }
}

虽然问题说n必须是32位int,但它没有说参数或返回类型必须是32比特int0

private final long MAGIC_BIT=1<<38;
long f(long n) {
    return n & MAGIC_BIT != 0 ? -(n & !MAGIC_BIT) : n | MAGIC_BIT;
}

编辑:

这实际上是一个很好的面试问题。最好的答案是难以或不可能回答的,因为它迫使人们仔细思考,你可以观察并寻找:

他们会放弃吗?他们说这很愚蠢吗?他们是否尝试独特的方法?他们在处理问题时是否与您沟通?他们是否要求进一步细化要求?

etc.

永远不要只回答行为问题,除非你有一个非常好的答案。始终保持愉快,并尝试让提问者参与进来。不要沮丧,不要过早放弃!如果你真的一无所获,尝试一些完全非法的、可能奏效的方法,你将获得几乎全部的学分。