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    Janbar:不用加减乘除做加法,求2个数的平均数

    作者:[db:作者] 时间:2021-06-17 18:17

    1.不用加减乘除做加法

    1.分析二进制加法规律:
    carry  = A&B
    sum    = A^B
    output = carry<<1 + sum = (A&B)<<1 + (A^B)
    2.上面仍然用了加法,因此还要继续拆分加法,直到carry=0及没有进位结束
    ╔═══════╤═════════════╗
    ║ Input │   Output    ║
    ╠═══╤═══╪═══════╤═════╣
    ║ A │ B │ carry │ sum ║
    ╟───┼───┼───────┼─────╢
    ║ 0000  ║
    ╟───┼───┼───────┼─────╢
    ║ 1001  ║
    ╟───┼───┼───────┼─────╢
    ║ 0101  ║
    ╟───┼───┼───────┼─────╢
    ║ 1110  ║
    ╚═══╧═══╧═══════╧═════╝
    3.因此可以用下面方法计算A+B
      表示:进位<<1 + 无进位和
      最终得到:A+B = (A&B)<<1 + (A^B)
    func getSum(A, B int) int {
    	for B != 0 {
    		carry := (A & B) << 1 // 进位
    		A ^= B                // 无进位和
    		B = carry             // 继续作为下一个加法迭代
    	}
    	return A
    }
    4.其实还有一种方案,我们可以观察(A|B)<<1
      表示:(进位+无进位和)<<1
      拆开:进位<<1 + 无进位和<<1 = 进位<<1 + 无进位和*2
      根据步骤3,可以将上面减去一个无进位和
      最终得到:A+B = (A|B)<<1 - (A^B)
    

    2.求(A+B)/2

    1. 正常解法:(A+B)/2
    2. 高效解法:(A+B)>>1
    3. 防止溢出,二分查找常用:A+(A-B)/2 或 A+(A-B)>>1
    4. 根据上面步骤3推导:(A&B) + (A^B)>>1
    5. 根据上面步骤4推导:(A|B) - (A^B)>>1

    3.比较求A,B平均数结果

    package main
    
    import (
    	"fmt"
    )
    
    func main() {
    	a, b := 123, 456
    	check(a, b)
    	check(-a, b)
    	check(a, -b)
    	check(b, a)
    	check(-b, a)
    	check(b, -a)
    }
    
    func check(A, B int) {
    	fmt.Printf("(%d + %d)/2 = %d\n", A, B, (A+B)/2)
    	fmt.Printf("(%d + %d)>>1 = %d\n", A, B, (A+B)>>1)
    	fmt.Printf("%d + (%d - %d)/2 = %d\n", B, A, B, B+(A-B)/2)
    	fmt.Printf("%d + (%d - %d)>>1 = %d\n", B, A, B, B+(A-B)>>1)
    	fmt.Printf("%d + (%d - %d)>>1 = %d\n", B, A, B, B+(A-B)>>1)
    	fmt.Printf("(%d & %d) + (%d ^ %d)>>1 = %d\n", A, B, A, B, (A&B)+(A^B)>>1)
    	fmt.Printf("(%d | %d) - (%d ^ %d)>>1 = %d\n", A, B, A, B, (A|B)-(A^B)>>1)
    }
    
    根据结果可以看出最后2种方案在(A+B)为奇数时的表现结果不同
    结果为正奇数时:
    	(A&B) + (A^B)>>1为向下取整,(A|B) - (A^B)>>1为向上取整
    结果为负奇数时相反