在 Ruby 中将整数转换为二进制

Question

我正在编写代码战 kata，但遇到了 2 个失败的测试用例。

kata 的描述是： 将整数转换为二进制就这么简单。你会得到一个整数作为参数，你必须返回它的二进制形式。要了解如何将十进制数转换为二进制数，请访问此处。

注意：负数应作为二进制补码处理；假设所有数字都是以任何语言使用 4 个字节（或 32 位）存储的整数。

我的代码：

def to_binary(n)
  temp_array = []
  if n == 0
    temp_array << 0
  elsif n < 0
    n = n % 256
    while n > 0 do
      temp_array << (n % 2)
      n = (n / 2)
    end
    while temp_array.length < 32 do
      temp_array << 1
    end
  else
    while n > 0 do
      temp_array << (n % 2)
      n = (n / 2)
    end
  end
  binary = temp_array.reverse.join
end

测试用例是：

Test Passed: Value == "10"
Test Passed: Value == "11"
Test Passed: Value == "100"
Test Passed: Value == "101"
Test Passed: Value == "111"
Test Passed: Value == "1010"
Test Passed: Value == "11111111111111111111111111111101"
Test Passed: Value == "0"
Test Passed: Value == "1111101000"
Test Passed: Value == "11111111111111111111111111110001"
Expected: "11111111111111111111110000011000", instead got: "11111111111111111111111111111000"
Expected: "11111111111100001011110111000001", instead got: "11111111111111111111111111000001"
Test Passed: Value == "11110100001000111111"

我怀疑失败的测试是负整数，因为第一个失败的测试的预期输出是11111111111111111111110000011000，这意味着正参数值是4294966296，或者是负数。如果我运行to_binary(4294966296)，我会得到预期的输出。

Answer 1

我不喜欢这种方法，因为我确信有一种更聪明和/或更紧凑的 Ruby 风格的方式来完成它。但是使用您将二进制数字加载到数组中然后加入的方法，您可以以更直接的方式完成：

def to_binary(n)
  return "0" if n == 0

  r = []

  32.times do
    if (n & (1 << 31)) != 0
      r << 1
    else
      (r << 0) if r.size > 0
    end
    n <<= 1
  end

  r.join
end

或者，使用@500_error 的建议：

def to_binary(n)
  if n >= 0
    n.to_s(2)
  else
    31.downto(0).map { |b| n[b] }.join
  end
end

不过，处理负数与非负数的不对称有点烦人。你可以这样做：

def to_binary(n)
  31.downto(0).map { |b| n[b] }.join.sub(/^0*/, "")
end

Answer 2

这不是生成 2 的补码的传统算法，因此我不确定它是否有助于您理解二进制转换，但您可以在 ruby​​ 中执行此操作以帮助检查您的答案。

注意：这仅适用于负数。

32.downto(0).map { |n| -4294966296[n] }.join
=> "100000000000000000000001111101000"

对于 2 的补码计算，最好使用 C 等较低级别的语言来实现，以了解算法。聪明的方法掩盖了步骤，只是给你一个答案。

假设我们使用 8 位（为简单起见）并假设我们想找出 -28 将如何以二进制补码表示法表示。

1. 首先我们以二进制形式写出 28。 00011100

2. 然后我们反转数字。 0变成1，1变成0。 11100011

3. 然后我们加 1。 11100100