762. 二进制表示中质数个计算置位

English Version

题目描述

给你两个整数 left 和 right ，在闭区间 [left, right] 范围内，统计并返回 计算置位位数为质数 的整数个数。

计算置位位数 就是二进制表示中 1 的个数。

• 例如， 21 的二进制表示 10101 有 3 个计算置位。

 

示例 1：

输入：left = 6, right = 10
输出：4
解释：
6 -> 110 (2 个计算置位，2 是质数)
7 -> 111 (3 个计算置位，3 是质数)
9 -> 1001 (2 个计算置位，2 是质数)
10-> 1010 (2 个计算置位，2 是质数)
共计 4 个计算置位为质数的数字。

示例 2：

输入：left = 10, right = 15
输出：5
解释：
10 -> 1010 (2 个计算置位, 2 是质数)
11 -> 1011 (3 个计算置位, 3 是质数)
12 -> 1100 (2 个计算置位, 2 是质数)
13 -> 1101 (3 个计算置位, 3 是质数)
14 -> 1110 (3 个计算置位, 3 是质数)
15 -> 1111 (4 个计算置位, 4 不是质数)
共计 5 个计算置位为质数的数字。

 

提示：

• 1 <= left <= right <= 106
• 0 <= right - left <= 104

解法

方法一：数学 + 位运算

题目中 $left$ 和 $right$ 的范围均在 $10^6$ 以内，而 $2^{20} = 1048576$，因此，二进制中 $1$ 的个数最多也就 $20$ 个，而 $20$ 以内的质数有 [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19]。

我们枚举 $[left,.. right]$ 范围内的每个数，统计其二进制中 $1$ 的个数，然后判断该个数是否为质数，如果是，答案加一。

时间复杂度 $O(n\times \log m)$。其中 $n = right - left + 1$，而 $m$ 为 $[left,.. right]$ 范围内的最大数。

Python3

class Solution:
    def countPrimeSetBits(self, left: int, right: int) -> int:
        primes = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19}
        return sum(i.bit_count() in primes for i in range(left, right + 1))

Java

class Solution {
    private static Set<Integer> primes = Set.of(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19);

    public int countPrimeSetBits(int left, int right) {
        int ans = 0;
        for (int i = left; i <= right; ++i) {
            if (primes.contains(Integer.bitCount(i))) {
                ++ans;
            }
        }
        return ans;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int countPrimeSetBits(int left, int right) {
        unordered_set<int> primes{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
        int ans = 0;
        for (int i = left; i <= right; ++i) ans += primes.count(__builtin_popcount(i));
        return ans;
    }
};

Go

func countPrimeSetBits(left int, right int) (ans int) {
	primes := map[int]int{}
	for _, v := range []int{2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19} {
		primes[v] = 1
	}
	for i := left; i <= right; i++ {
		ans += primes[bits.OnesCount(uint(i))]
	}
	return
}

...