位运算相关题目：下一个数、整数转换、配对交换

题目1：下一个数

给定一个正整数，找出与其二进制表达式中1的个数相同且大小最接近的那两个数（一个略大，一个略小）。

示例：

 输入：num = 2（或者0b10）
 输出：[4, 1] 或者（[0b100, 0b1]）
 输入：num = 1
 输出：[2, -1]

解题思路：

1.先用bitset将num的32位二进制表示出来，存放到数组中，方便可以遍历

2.较大值：从左往右找到第一个01，将其转换成10，再将右侧剩余的1全都移动到最低位

eg.0101110   ->1000111

3.较小值：从左往右找到第一个10，将其转换成01， 再将右侧剩余的1全都移动到最高位

eg.1001110   ->0111100

4.bitset数组的下标是从低位开始的，也就是从右往左进行遍历

源代码如下：

class Solution {
public:vector<int> findClosedNumbers(int num) {bitset<32> smaller(num);//将二进制表示出来bitset<32> bigger(num);//找较小值int a=-1;//a初始化为-1for(int i=1;i<32;i++){//找到10，变成01if(smaller[i]==1 && smaller[i-1]==0){smaller.flip(i);//flip(i)将第i位上的数字进行翻转 （0转1，1转0）smaller.flip(i-1);//将右侧剩余的1，全移动到高位//相当于left和right的位互换for(int left=0,right=i-2;left<right;){//从低位找到第一个不为0的while(left<right && smaller[left]==0) left++;//从高位找到第一个不为1的while(left<right && smaller[right]==1) right--;//位翻转smaller.flip(left);smaller.flip(right);}//smaller.to_ulong()   将数组smaller转成unsigned long类型的值//再强转成int类型a=(int)smaller.to_ulong();break;}}//找较大值int b=-1;//在找较大值时，bigger要保证正数，最高符号位保证为0，最大正数为2147483647，2进制31个1，i只能到第30位，如果写 i<32 会出现上溢，所以这里与较小值不同的点在于要将i<32改为i<31,防止溢出for(int i=1;i<31;i++){//找到01，变成10if(bigger[i]==0 && bigger[i-1]==1){bigger.flip(i);bigger.flip(i-1);//将右侧剩余的1全移动到低位for(int left=0,right=i-2;left<right;){while(left<right && bigger[left]==1) left++;while(left<right && bigger[right]==0) right--;bigger.flip(left);bigger.flip(right);}b=(int)bigger.to_ulong();break;}}return {b,a};}
};

题目2：整数转换

编写一个函数，确定需要改变几个位才能将整数A转成整数B。

示例：

 输入：A = 29 （或者0b11101）, B = 15（或者0b01111）
 输出：2
 输入：A = 1，B = 2
 输出：2

 解题思路：

1.用bitset将整数A和B的32位 二进制表示出来存放在数组里，进行遍历

2.遇到aa[i]!=bb[i]，说明需要转换，count++即可

源代码如下：

class Solution {
public:int convertInteger(int A, int B) {bitset<32> aa(A);//A的二进制bitset<32> bb(B);//B的二进制int i=0;//都是32位，所以只需要一个下标进行遍历int count=0;//用来记录需要改变的次数while(i<32){//遇到当前位不相等的，就需要转换，count++if(aa[i]!=bb[i]){count++;}i++;}//返回countreturn count;}
};

题目3：配对交换

编写程序，交换某个整数的奇数位和偶数位，尽量使用较少的指令（也就是说，位0与位1交换，位2与位3交换，以此类推）。

示例：

 输入：num = 2（或者0b10）
 输出 1 (或者 0b01)

解题思路：

1.用bitset将num的二进制保存到数组中，便于用下标进行访问

2.从低到高两两进行交换，i+=2

3.将最后的结果用to_ulong()函数先转成unsigned long类型，再强转成int类型

源代码如下：

class Solution {
public:int exchangeBits(int num) {bitset<32> bit(num);int i=0;//从低到高进行两两交换//注意：因为要访问i+1，所以循环结束条件为i<31,防止越界while(i<31){int temp=bit[i];bit[i]=bit[i+1];bit[i+1]=temp;i+=2;//i每次跳两个位数}//bit.to_ulong()  将二进制数转成unsigned long类型的值//再强转成int类型，就可以返回了return (int)bit.to_ulong();}
};