二进制数乘以2的运算可以通过以下两种方法实现:
一、逐位乘2取整法
将结果数组的最高位设为1(例如55位数组,最高位为索引54),其余位设为0。
从最低位(索引0)开始,将当前位乘以2并加上进位值,更新当前位和进位值。
若当前位计算结果大于等于10,则将进位值左移一位加到下一位。
从最高位开始输出非零位,遇到连续零时停止输出。
示例:将二进制数`1011`乘以2
初始数组:`a = 1`,其余为0
第0位:`a * 2 + carry = 1 * 2 + 0 = 2` → `a = 0`,`carry = 1`
第1位:`a * 2 + carry = 1 * 2 + 1 = 3` → `a = 1`,`carry = 1`
第2位:`a * 2 + carry = 0 * 2 + 1 = 1` → `a = 1`,`carry = 0`
第3位:`a * 2 + carry = 1 * 2 + 0 = 2` → `a = 0`,`carry = 1`
最终结果:`10110`(即11的二进制表示左移一位)
二、移位法(高效算法)
二进制乘以2的简便方法是 左移一位,相当于将所有位向左移动一位,最低位补0。
原理:二进制数左移一位相当于乘以2(例如`1010`左移一位变为`10100`)
扩展:若需乘以其他数,可结合移位与按位与操作(如乘以3:左移1位后与原数按位与)
示例:将二进制数`1011`乘以2
原数:`1011`
左移1位:`10110`
总结
逐位乘2取整法适用于需要精确计算或非标准乘数的场景,时间复杂度为O(n)。
移位法适用于固定乘数(如乘以2),效率更高,时间复杂度为O(1)。
根据具体需求选择方法即可。