数字的补数
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题目描述
对整数的二进制表示取反（0 变 1 ，1 变 0）后，再转换为十进制表示，可以得到这个整数的补数。
- 例如，整数
5的二进制表示是"101"，取反后得到"010"，再转回十进制表示得到补数2。
给你一个整数 num ，输出它的补数。
示例 1：
输入：num = 5 输出：2 解释：5 的二进制表示为 101（没有前导零位），其补数为 010。所以你需要输出 2 。
示例 2：
输入：num = 1 输出：0 解释：1 的二进制表示为 1（没有前导零位），其补数为 0。所以你需要输出 0 。
提示：
1 <= num < 231
注意：本题与 1009 https://leetcode-cn.com/problems/complement-of-base-10-integer/ 相同
代码结果
运行时间: 20 ms, 内存: 0.0 MB
// Java Stream solution
// 思路: 我们首先将num的二进制表示存储在一个字符串中，然后使用Java Streams来计算补数。
// 步骤如下：
// 1. 将num转换为二进制字符串。
// 2. 使用Stream对字符串进行处理，将每个'0'替换为'1'，每个'1'替换为'0'。
// 3. 将处理后的二进制字符串转换为整数。
import java.util.stream.Collectors;
public class Solution {
public int findComplement(int num) {
String binaryString = Integer.toBinaryString(num);
String complementString = binaryString.chars()
.mapToObj(c -> c == '0' ? '1' : '0')
.map(Object::toString)
.collect(Collectors.joining());
return Integer.parseInt(complementString, 2); // 将二进制字符串转换为整数
}
}解释
方法:
这个题解的思路是利用异或运算的性质来求补数。具体来说，先计算出一个和 num 二进制位数相同的掩码，掩码的所有位都是 1，然后将掩码和 num 进行异或运算，得到的结果就是 num 的补数。计算掩码的方法是将 1 左移 num 的二进制位数减 1 位，然后再减 1。
时间复杂度:
O(1)
空间复杂度:
O(1)
代码细节讲解
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为什么要使用异或运算来求补数，而不是直接对每个二进制位进行取反操作？
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掩码的生成方式是如何确保与原数 num 的二进制位数完全对应的？
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在计算掩码时，操作`(1 << num_bits) - 1`的具体含义是什么？为什么这样操作就能生成全1的掩码？
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对于特殊的输入如最大的 32 位整数，这种方法仍然适用吗？如何处理溢出或边界条件？
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