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

没有人说它必须是无国籍的。

int32 f(int32 x) {
    static bool idempotent = false;
    if (!idempotent) {
        idempotent = true;
        return -x;
    } else {
        return x;
    }
}

作弊,但不如很多例子。更糟糕的是,查看堆栈以查看调用者的地址是否为-f,但这将更具可移植性(虽然不是线程安全的……线程安全版本将使用TLS)。更邪恶的是:

int32 f (int32 x) {
    static int32 answer = -x;
    return answer;
}

当然,对于MIN_INT32的情况,这两种方法都不太有效,但除非允许返回更宽的类型,否则对此您几乎无能为力。

其他回答

我试着打高尔夫,这是罗德里克·查普曼的回答。

无分支:74个字符

int f(int i){return(-((i&1)<<1)|1)*i-(-((i>>>31)<<1)|1)*(((i|-i)>>31)&1);}

带有分支,Java风格:58个字符

int f(int i){return i==0?0:(((i&1)==0?i:-i)+(i>0?-1:1));}

带分支,C样式:52个字符

int f(int i){return i?(((i&1)?-i:i)+(i>0?-1:1)):0;}

经过快速但有效的基准测试后,分支版本在我的机器上的速度提高了33%。(正数和负数的随机数据集,足够的重复,并防止编译器在预热时优化代码。)考虑到非分支版本中的操作数量以及可能的良好分支预测,这并不奇怪,因为函数被调用了两次:f(f(i))。当我将基准更改为度量:f(I)时,分支版本只快28%。我认为这证明了分支预测在第一种情况下确实有一些好处。更多证明:当使用f(f(f)(f(i)))进行测试时,分支版本的速度会快42%。

适用于n=[0..2^31-1]

int f(int n) {
  if (n & (1 << 31)) // highest bit set?
    return -(n & ~(1 << 31)); // return negative of original n
  else
    return n | (1 << 31); // return n with highest bit set
}

我认为最大的可能范围是暗示模块化算术解决方案。在一些模基M中,有一个数,当平方等于M-1(等于-1)。例如,如果M=13,5*5=25,25 mod 13=12(=-1)总之,这里有一些M=2**32-3的python代码。

def f(x):
    m=2**32-3;
    halfm=m//2;
    i_mod_m=1849436465
    if abs( x ) >halfm:
        raise "too big"
    if x<0:
        x+=m
    x=(i_mod_m*x) % m
    if (x>halfm):
        x-=m
    return x;

注意,有3个值不适用于2**31-1、-(2**31-1)和-(2*#31)

一个C++版本,可能会稍微改变规则,但适用于所有数值类型(浮点、整型、双精度),甚至是重载一元负号的类类型:

template <class T>
struct f_result
{
  T value;
};

template <class T>
f_result <T> f (T n)
{
  f_result <T> result = {n};
  return result;
}

template <class T>
T f (f_result <T> n)
{
  return -n.value;
}

void main (void)
{
  int n = 45;
  cout << "f(f(" << n << ")) = " << f(f(n)) << endl;
  float p = 3.14f;
  cout << "f(f(" << p << ")) = " << f(f(p)) << endl;
}

MIN_INT不会失败:

int f(n) { return n < 0 ? -abs(n + 1) : -(abs(n) + 1); }