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
事实上,这些问题更多的是关于面试官与规范、设计、错误处理、边界案例以及为解决方案选择合适的环境等进行斗争,而不是关于实际解决方案。然而::)
这里的函数是围绕封闭的4循环思想编写的。如果函数f只允许落在有符号的32位整数上,那么上面的各种解决方案都将起作用,除了其他人指出的三个输入范围数。minint永远不会满足函数方程,因此如果这是一个输入,我们将引发一个异常。
在这里,我允许Python函数操作并返回元组或整数。任务规范承认这一点,它只指定函数的两个应用程序应该返回一个与原始对象相等的对象,如果它是int32。(我会询问有关规范的更多细节)
这使得我的轨道可以很好且对称,并且可以覆盖所有输入整数(minint除外)。我最初设想的循环是访问半整数值,但我不想陷入舍入错误。因此是元组表示。这是一种将复杂旋转作为元组隐藏的方式,而不使用复杂的算术机制。
注意,在调用之间不需要保留任何状态,但调用者确实需要允许返回值为元组或int。
def f(x) :
if isinstance(x, tuple) :
# return a number.
if x[0] != 0 :
raise ValueError # make sure the tuple is well formed.
else :
return ( -x[1] )
elif isinstance(x, int ) :
if x == int(-2**31 ):
# This value won't satisfy the functional relation in
# signed 2s complement 32 bit integers.
raise ValueError
else :
# send this integer to a tuple (representing ix)
return( (0,x) )
else :
# not an int or a tuple
raise TypeError
因此,将f应用于37两次得到-37,反之亦然:
>>> x = 37
>>> x = f(x)
>>> x
(0, 37)
>>> x = f(x)
>>> x
-37
>>> x = f(x)
>>> x
(0, -37)
>>> x = f(x)
>>> x
37
将f两次应用于零得到零:
>>> x=0
>>> x = f(x)
>>> x
(0, 0)
>>> x = f(x)
>>> x
0
我们处理一个问题没有解决方案的情况(在int32中):
>>> x = int( -2**31 )
>>> x = f(x)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#110>", line 1, in <module>
x = f(x)
File "<pyshell#33>", line 13, in f
raise ValueError
ValueError
如果你认为函数通过模拟乘以i的90度旋转打破了“无复杂算术”规则,我们可以通过扭曲旋转来改变这一点。这里元组表示半整数,而不是复数。如果你在数字线上追踪轨道,你会得到满足给定函数关系的非相交循环。
f2: n -> (2 abs(n) +1, 2 sign( n) ) if n is int32, and not minint.
f2: (x, y) -> sign(y) * (x-1) /2 (provided y is \pm 2 and x is not more than 2maxint+1
练习:通过修改f来实现这个f2。还有其他解决方案,例如,中间着落点是有理数而不是半整数。有一个分数模块可能很有用。你需要一个符号函数。
这个练习让我真正体会到了动态类型语言的乐趣。我在C中看不到这样的解决方案。
其他回答
f(n) { return -1 * abs(n) }
如何处理溢出问题?还是我错过了重点?
number f( number n)
{
static count(0);
if(count > 0) return -n;
return n;
}
f(n) = n
f(f(n)) = f(n) = -n
这个怎么样(C语言):
int f(int n)
{
static int t = 1;
return (t = t ? 0 : 1) ? -n : n;
}
刚刚试过,而且
f(f(1000))
回报-1000
f(f(-1000))
返回1000
这是正确的还是我没有抓住重点?
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。
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。