ccf中学生计算机程序设计入门篇课后题p164页test(1)-2 输入一个数，统计这个数二进制中1的个数

include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    int n = 0;
    // 输入数据
    cin >> x;
    // 统计x二进制中1的个数
    for (n = 0; x != 0; x &= x - 1) {
        n++;
    }
    // 输出结果
    cout << n << endl;
    return 0;
}

程序解释：

1. 输入：程序从标准输入读取一个整数 x。
2. 统计二进制中1的个数：
   • 使用 for 循环，初始条件为 n = 0。
   • 循环条件为 x != 0。
   • 每次循环，x 更新为 x &= x - 1，这一步会去掉 x 的二进制表示中最低位的 1。
   • 每次循环，n 增加 1，表示找到一个 1。
3. 输出：循环结束后，输出 n，即 x 的二进制表示中 1 的个数。

当我们输入 3 时，程序的运行步骤和变量变化如下：

初始状态：

• x = 3 （输入的十进制数）
• n = 0 （用于统计二进制中 1 的个数）

二进制表示：

• 3 的二进制表示为 11。

运行步骤：

1. 第一次循环：

   • x = 3 （二进制：11）
   • x - 1 = 2 （二进制：10）
   • x &= x - 1 即 3 & 2，结果为 2 （二进制：10）
   • n++，n 从 0 变为 1

2. 第二次循环：

   • x = 2 （二进制：10）
   • x - 1 = 1 （二进制：01）
   • x &= x - 1 即 2 & 1，结果为 0 （二进制：00）
   • n++，n 从 1 变为 2

3. 循环结束：

   • x = 0，循环条件 x != 0 不满足，退出循环

最终状态：

• x = 0
• n = 2

输出结果：
程序输出 2，表示 3 的二进制表示中有 2 个 1。

总结：

• 输入 3，其二进制为 11，包含 2 个 1。
• 程序通过 x &= x - 1 的操作，每次消除二进制表示中最右边的 1，直到 x 变为 0，最终统计出 1 的个数为 2。

你: 这个for循环，一开始是输入3，满足下x!=0的条件不应该是n++，n变成1吗？还是？到底这个for循环的执行顺序是什么？

你提到的代码是用来统计一个整数的二进制表示中1的个数。为了帮助你更好地理解这个for循环的执行顺序，我们来详细分析一下代码的执行过程，特别是for循环的执行顺序。

代码分析

include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int x;
    int n = 0;
    // 输入数据
    cin >> x;  // 假设输入的是3
    // 统计x二进制中1的个数
    for (n = 0; x != 0; x &= x - 1) {
        n++;
    }
    // 输出结果
    cout << n << endl;
    return 0;
}

执行步骤

1. 初始化：

   • x 被赋值为3（假设用户输入3）。
   • n 被初始化为0。

2. for循环的执行顺序：

   • for循环的语法是：for (初始化; 条件; 更新) { 循环体 }
   • 在每次循环开始时，首先检查条件（x != 0），如果条件为真，则执行循环体，然后执行更新部分（x &= x - 1），接着再次检查条件，以此类推。

3. 第一次循环：

   • 条件检查：x != 0（3 != 0），条件为真，进入循环体。
   • 循环体：n++，n从0变为1。
   • 更新：x &= x - 1，即 x = x & (x - 1)。
     • x - 1 的结果是2（3 - 1 = 2）。
     • x & (x - 1) 是 3 & 2，即 0b11 & 0b10 = 0b10，所以 x 被更新为2。

4. 第二次循环：

   • 条件检查：x != 0（2 != 0），条件为真，进入循环体。
   • 循环体：n++，n从1变为2。
   • 更新：x &= x - 1，即 x = x & (x - 1)。
     • x - 1 的结果是1（2 - 1 = 1）。
     • x & (x - 1) 是 2 & 1，即 0b10 & 0b01 = 0b00，所以 x 被更新为0。

5. 第三次循环：

   • 条件检查：x != 0（0 != 0），条件为假，循环结束。

变量变化

最终输出

程序最终输出 n 的值，即 2。

总结

• for循环的执行顺序是：初始化 → 条件检查 → 循环体 → 更新 → 条件检查 → 循环体 → 更新 → …
• 在这个例子中，for循环会执行两次，每次循环都会减少x中1的个数，并增加n的值，直到x变为0。

希望这个解释能帮助你更好地理解for循环的执行顺序和代码的工作原理！

你: 很好，n是4095的时候，列一下for运行过程

我们来看一下当 x = 4095 时，for 循环的执行过程。x = 4095 的二进制表示是 111111111111，共有 12 个 1。

for 循环的执行顺序：

for (n = 0; x != 0; x &= x - 1) {
    n++;
}

1. 初始化：n = 0。
2. 条件判断：检查 x != 0。如果为真，执行循环体；否则退出循环。
3. 循环体：n++。
4. 更新表达式：x &= x - 1。
5. 重复步骤 2-4，直到 x == 0。

具体执行过程（x = 4095）：
初始值：

• x = 4095（二进制：111111111111）
• n = 0

第 1 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 1。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4095 & 4094。
   • 4095 的二进制：111111111111
   • 4094 的二进制：111111111110
   • 按位与结果：111111111110，即 x = 4094。

第 2 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 2。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4094 & 4093。
   • 4094 的二进制：111111111110
   • 4093 的二进制：111111111101
   • 按位与结果：111111111100，即 x = 4092。

第 3 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 3。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4092 & 4091。
   • 4092 的二进制：111111111100
   • 4091 的二进制：111111111011
   • 按位与结果：111111111000，即 x = 4088。

第 4 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 4。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4088 & 4087。
   • 4088 的二进制：111111111000
   • 4087 的二进制：111111110111
   • 按位与结果：111111110000，即 x = 4080。

第 5 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 5。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4080 & 4079。
   • 4080 的二进制：111111110000
   • 4079 的二进制：111111101111
   • 按位与结果：111111100000，即 x = 4064。

第 6 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 6。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4064 & 4063。
   • 4064 的二进制：111111100000
   • 4063 的二进制：111111011111
   • 按位与结果：111111000000，即 x = 4032。

第 7 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 7。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 4032 & 4031。
   • 4032 的二进制：111111000000
   • 4031 的二进制：111110111111
   • 按位与结果：111110000000，即 x = 3968。

第 8 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 8。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 3968 & 3967。
   • 3968 的二进制：111110000000
   • 3967 的二进制：111101111111
   • 按位与结果：111100000000，即 x = 3840。

第 9 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 9。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 3840 & 3839。
   • 3840 的二进制：111100000000
   • 3839 的二进制：111011111111
   • 按位与结果：111000000000，即 x = 3584。

第 10 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 10。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 3584 & 3583。
   • 3584 的二进制：111000000000
   • 3583 的二进制：110111111111
   • 按位与结果：110000000000，即 x = 3072。

第 11 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 11。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 3072 & 3071。
   • 3072 的二进制：110000000000
   • 3071 的二进制：101111111111
   • 按位与结果：100000000000，即 x = 2048。

第 12 次循环：

1. 条件判断：x != 0 为真，进入循环。
2. 循环体：n++，n 变为 12。
3. 更新表达式：x &= x - 1，即 x = 2048 & 2047。
   • 2048 的二进制：100000000000
   • 2047 的二进制：011111111111
   • 按位与结果：000000000000，即 x = 0。

循环结束：

• 当 x = 0 时，x != 0 为假，退出循环。
• 最终 n = 12。

最终结果：

• n = 12，即 4095 的二进制中有 12 个 1。