格雷码
格雷码介绍
通常,人们习惯将所有 $n$ 位二进制串按照字典序排列,例如所有 2 位二进制串按字典序从小到大排列为:00,01,10,11。
格雷码(Gray Code)是一种特殊的 $n$ 位二进制串排列法,它要求相邻的两个二进制串间恰好有一位不同,特别地,第一个串与最后一个串也算作相邻。
所有 2 位二进制串按格雷码排列的一个例子为:00,01,11,10。
$n$ 位格雷码不止一种,下面给出其中一种格雷码的生成算法:
1. 1 位格雷码由两个 1 位二进制串组成,顺序为:0,1。
2. $n + 1$ 位格雷码的前 $2^n$ 个二进制串,可以由依此算法生成的 $n$ 位格雷码(总共 $2^n$ 个 $n$ 位二进制串)按顺序排列,再在每个串前加一个前缀 0 构成。
3. $n + 1$ 位格雷码的后 $2^n$ 个二进制串,可以由依此算法生成的 $n$ 位格雷码(总共 $2^n$ 个 $n$ 位二进制串)按逆序排列,再在每个串前加一个前缀 1 构成。
综上,$n + 1$ 位格雷码,由 $n$ 位格雷码的 $2^n$ 个二进制串按顺序排列再加前缀 0,和按逆序排列再加前缀 1 构成,共 $2^{n+1}$ 个二进制串。另外,对于 $n$ 位格雷码中的 $2^n$ 个 二进制串,我们按上述算法得到的排列顺序将它们从 $0 \sim 2^n - 1$ 编号。
按该算法,2 位格雷码可以这样推出:
- 已知 1 位格雷码为 0,1。
- 前两个格雷码为 00,01。后两个格雷码为 11,10。合并得到 00,01,11,10,编号依次为 0 ~ 3。
同理,3 位格雷码可以这样推出:
- 已知 2 位格雷码为:00,01,11,10。
- 前四个格雷码为:000,001,011,010。后四个格雷码为:110,111,101,100。合并得到:000,001,011,010,110,111,101,100,编号依次为 0 ~ 7。
现在给出 $n$,$k$,请你求出按上述算法生成的 $n$ 位格雷码中的 $k$ 号二进制串。
格雷码生成方法
例如:$5$的二进制表示为$101$
操作:首位虚补0
,按位异或
1. 最高位$0$与$1$异或
2. 以此类推
代码实现(递归)
$i$ 表示现在进行的位数
$flp$ 是中间变量,用来实现异或操作
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef unsigned long long ULL;
ULL n, k;
void solve(int i, int flp)
{
if (i < 0) return ;
int d = ((k >> i) & 1);
int c = d ^ flp;
cout << c;
solve(i - 1, c ^ flp);
}
int main()
{
cin >> n >> k;
solve(n - 1, 0);
return 0;
}