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

这是一个C/C++解决方案,它不使用任何按位运算符,也不需要任何数学库,尽管这有点作弊。。。

double f(double n)
{
    if (n == (double)(int)n)
        return n + 0.5;
    else
        return -(n - 0.5);
}

这适用于所有32位整数,只有一个异常0x80000000(因为它的相反值不能存储在32位整数系统中)。f(f(n))==-n将始终为真,除非在这种情况下。

不过,我相信有一种更简单、更快的方法来实现它。这只是我第一个想到的。

其他回答

使用复数,您可以有效地将否定数字的任务分为两个步骤:

将n乘以i,得到n*i,n逆时针旋转90°再乘以i,得到-n

最棒的是,您不需要任何特殊的处理代码。只要乘以i就可以了。

但不允许使用复数。因此,您必须使用部分数据范围创建自己的虚拟轴。由于需要的虚(中间)值与初始值一样多,因此只剩下一半的数据范围。

我试图在下图中显示这一点,假设有符号的8位数据。您必须将其缩放为32位整数。初始n的允许范围为-64到+63。下面是函数对正n的作用:

如果n在0..63(初始范围)内,函数调用将添加64,将n映射到范围64..127(中间范围)如果n在64..127(中间范围)内,则函数从64中减去n,将n映射到范围0..-63

对于负n,函数使用中间范围-65..-128。

这很简单!

每个数字以4为周期映射到另一个数字,其中所需条件成立。

例子:

规则如下:

0→ 0±2³¹ → ±2³¹古怪的→ 甚至,甚至→ -奇数:对于所有k,0<k<2³⁰: (2k-1)→ (2k)→ (-2k+1)→ (-2k)→ (2k-1)

唯一不匹配的值是±(2³¹-1),因为只有两个。必须有两个不能匹配,因为在二进制补码系统中只有四个数字的倍数,其中0和±2³¹已被保留。

在一的补码系统中,存在+0和-0。我们开始了:

对于所有k,0<k<2³⁰: (+2k)→ (+2k+1)→ (-2k)→ (-2k-1)→ (+2k)

我不知道这是否完全正确,但一个简单的标志不起作用吗?在C语言中,使用静态局部变量,我成功地做到了这一点:

int main()
{
    int n = -256; // 32-bit signed integer
    printf("%d", f(f(n)));
}

int f(int n){
    static int x = 0; // not returning negative;
    switch(x){
        case 0:
            x = 1;
            return n;
            break;

        case 1:
            x = 0;
            return -n;
            break;
        default:
            return -999;
            break;
    }
}

这里有一个我从未见过的变体。因为这是ruby,所以32位整数的东西就不见了(当然可以添加检查)。

def f(n)
    case n
    when Integer
        proc { n * -1 }
    when Proc
        n.call
    else
        raise "Invalid input #{n.class} #{n.inspect}"
    end
end

(-10..10).each { |num|
    puts "#{num}: #{f(f(num))}"
}
f(n) { return -1 * abs(n) }

如何处理溢出问题?还是我错过了重点?