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?
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
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。
其他回答
C函数:
int f(int n) /* Treats numbers in the range 0XC0000000 to 0X3FFFFFFF as valid to
generate f(f(x)) equal to -x. If n is within this range, it will
project n outside the range. If n is outside the range, it will
return the opposite of the number whose image is n. */
{
return n ? n > 0 ? n <= 0X3FFFFFFF ? 0X3FFFFFFF + n : 0X3FFFFFFF - n :\
n >= 0XC0000000 ? 0XC0000000 + n : 0XC0000000 - n : 0;
}
Ideone测试和下载链接
对于所有32位值(注意,-0是-2147483648)
int rotate(int x)
{
static const int split = INT_MAX / 2 + 1;
static const int negativeSplit = INT_MIN / 2 + 1;
if (x == INT_MAX)
return INT_MIN;
if (x == INT_MIN)
return x + 1;
if (x >= split)
return x + 1 - INT_MIN;
if (x >= 0)
return INT_MAX - x;
if (x >= negativeSplit)
return INT_MIN - x + 1;
return split -(negativeSplit - x);
}
基本上需要将每个-x=>x=>-x循环与y=>-y=>y循环配对。所以我把裂口的两边配对。
例如,对于4位整数:
0 => 7 => -8 => -7 => 0
1 => 6 => -1 => -6 => 1
2 => 5 => -2 => -5 => 2
3 => 4 => -3 => -4 => 3
事实上,我并没有试图给出问题本身的解决方案,但我有几点意见,因为问题表明,提出这个问题是(工作?)面试的一部分:
我会先问“为什么需要这样的函数?这是什么更大的问题?”而不是试图当场解决实际提出的问题。这表明了我是如何思考和解决这样的问题的。谁知道?这甚至可能是在一次采访中首先提出这个问题的真正原因。如果答案是“没关系,假设它是需要的,并告诉我如何设计这个功能。”我会继续这样做。然后,我将编写我将使用的C#测试用例代码(显而易见:从int.MinValue到int.MaxValue的循环,对于该范围内的每个n调用f(f(n)),并检查结果是-n),告诉我将使用测试驱动开发来获得这样的函数。只有当面试官继续要求我解决所提出的问题时,我才真正开始在面试过程中胡乱写下伪代码,试图得到某种答案。然而,如果面试官能说明公司的情况,我真的不认为我会跳下去接受这份工作。。。
哦,这个答案假设面试是针对一个与C#编程相关的职位。如果面试的是与数学相关的职位,那当然是一个愚蠢的答案
作为一名数学家,我想分享我对这个有趣问题的看法。我认为我有最有效的解决方案。
如果我没记错的话,只需翻转第一位,就可以将有符号的32位整数取反。例如,如果n=1001 1101 1110 1011 1110 0000 1110 1010,则-n=0001 1101 11101 1011 11100 0000 1110 010。
那么,我们如何定义一个函数f,它接受一个带符号的32位整数,并返回另一个有符号的32位数整数,该函数的属性是:接受两次f与翻转第一位相同?
让我重新表述这个问题,而不提整数之类的算术概念。
我们如何定义一个函数f,它接受长度为32的一系列0和1,并返回长度相同的一系列零和1,同时具有两次接受f与翻转第一位相同的性质?
观察:如果你能回答32位情况的上述问题,那么你也可以回答64位情况、100位情况等。你只需将f应用于前32位。
现在,如果你能回答2位案例的问题,哇!
是的,改变前2位就足够了。
这是伪代码
1. take n, which is a signed 32-bit integer.
2. swap the first bit and the second bit.
3. flip the first bit.
4. return the result.
备注:步骤2和步骤3可以概括为(a,b)-->(-b,a)。看起来很眼熟?这应该会让你想起平面的90度旋转以及乘以-1的平方根。
如果我只是单独展示了伪代码,而没有冗长的前奏,那么它看起来就像脱口而出的兔子,我想解释一下我是如何得到解决方案的。
这对所有负数都是正确的。
f(n) = abs(n)
因为两个互补整数的负数比正数多一个,所以f(n)=abs(n)比f(n(n)=n>0-n:n溶液,与f(n)=-abs(n)相同。一个接一个…:D
更新
不,这对一个以上的案例无效,因为我刚从李布的评论中认识到。。。abs(Int.Min)将溢出。。。
我也想过使用mod 2信息,但得出的结论是,它不起作用。。。到早期。如果操作正确,它将适用于除Int.Min之外的所有数字,因为这将溢出。
更新
我玩了一段时间,寻找一个很好的位操作技巧,但我找不到一个很不错的单行线,而mod 2解决方案适合一个。
f(n) = 2n(abs(n) % 2) - n + sgn(n)
在C#中,这变成了以下内容:
public static Int32 f(Int32 n)
{
return 2 * n * (Math.Abs(n) % 2) - n + Math.Sign(n);
}
要使其适用于所有值,必须将Math.Abs()替换为(n>0)+n:-n,并将计算包含在未选中的块中。然后,您甚至可以像未检查的否定一样将Int.Min映射到自身。
更新
受另一个答案的启发,我将解释函数是如何工作的,以及如何构造这样的函数。
让我们从头开始。函数f被重复应用于给定值n,产生一系列值。
n => f(n) => f(f(n)) => f(f(f(n))) => f(f(f(f(n)))) => ...
这个问题要求f(f(n))=-n,即f的两个连续应用否定这个论点。另外两次应用f-总共四次-再次否定论点,再次产生n。
n => f(n) => -n => f(f(f(n))) => n => f(n) => ...
现在有一个明显的长度为4的循环。代入x=f(n),并注意所获得的方程式f(f(f)n))=f(f f(x))=-x成立,得出以下结果。
n => x => -n => -x => n => ...
所以我们得到一个长度为4的循环,有两个数字,两个数字被取反。如果将循环想象为矩形,则取反的值位于相反的角落。
构建这样一个循环的许多解决方案之一是从n开始的以下方法。
n => negate and subtract one -n - 1 = -(n + 1) => add one -n => negate and add one n + 1 => subtract one n
一个具体的例子是这样一个循环:+1=>-2=>-1=>+2=>+1。我们快完成了。注意到所构造的循环包含一个奇数正数,它的偶数后继数,并且两个数都是负数,我们可以很容易地将整数划分为许多这样的循环(2^32是四的倍数),并找到了满足条件的函数。
但我们有一个零的问题。循环必须包含0=>x=>0,因为零对自身求反。因为循环状态已经是0=>x,所以它遵循0=>x=>0=>x。这只是一个长度为2的循环,x在两次应用后变为自身,而不是变为-x。幸运的是,有一个案例解决了这个问题。如果X等于零,我们得到一个长度为1的循环,它只包含零,我们解决了这个问题,得出结论,零是f的不动点。
完成?几乎我们有2^32个数字,零是留下2^32-1个数字的固定点,我们必须将这个数字分成四个数字的循环。糟糕的是,2^32-1不是四的倍数-在任何长度为四的循环中都会保留三个数字。
我将使用范围从-4到+3的较小的3位带符号iteger集来解释解决方案的其余部分。我们用零结束了。我们有一个完整的循环+1=>-2=>-1=>+2=>+1。现在让我们构建从+3开始的循环。
+3 => -4 => -3 => +4 => +3
出现的问题是+4不能表示为3位整数。我们可以通过将-3减为+3来获得+4,这仍然是一个有效的3位整数,但然后将1加上+3(二进制011)得到100个二进制。它被解释为无符号整数,它是+4,但我们必须将它解释为有符号整数-4。因此实际上,本例中的-4或一般情况下的Int.MinValue是整数算术否定的第二个不动点-0和Int.MinValue映射到它们自己。所以循环实际上如下。
+3 => -4 => -3 => -4 => -3
这是一个长度为2的循环,另外+3通过-4进入循环。因此,-4在两个函数应用程序之后正确映射到自身,+3在两个功能应用程序之后被正确映射到-3,但-3在两个应用程序之后错误映射到自身。
所以我们构造了一个函数,它适用于除1以外的所有整数。我们能做得更好吗?不,我们不能。为什么?我们必须构造长度为4的循环,并且能够覆盖多达四个值的整个整数范围。剩下的值是必须映射到自身的两个固定点0和Int.MinValue,以及必须由两个函数应用程序相互映射的两个任意整数x和-x。
为了将x映射到-x,反之亦然,它们必须形成一个四循环,并且必须位于该循环的相对角。因此,0和Int.MinValue也必须位于相反的角落。这将正确映射x和-x,但在两个函数应用程序之后交换两个固定点0和Int.MinValue,并留下两个失败的输入。因此,不可能构造一个适用于所有值的函数,但我们有一个适用所有值(除了一个值)的函数,这是我们所能达到的最佳效果。