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https://github.com/donnemartin/interactive-coding-challenges.git
synced 2024-03-22 13:11:13 +08:00
Add insert m into n challenge
This commit is contained in:
parent
470b38cdc4
commit
b1ea49f0c8
0
bit_manipulation/insert_m_into_n/__init__.py
Normal file
0
bit_manipulation/insert_m_into_n/__init__.py
Normal file
173
bit_manipulation/insert_m_into_n/insert_m_into_n_challenge.ipynb
Normal file
173
bit_manipulation/insert_m_into_n/insert_m_into_n_challenge.ipynb
Normal file
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@ -0,0 +1,173 @@
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cells": [
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
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"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"This notebook was prepared by [Donne Martin](https://github.com/donnemartin). Source and license info is on [GitHub](https://github.com/donnemartin/interactive-coding-challenges)."
|
||||||
|
]
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||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"# Challenge Notebook"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Problem: Given two 16 bit numbers, n and m, and two indices i, j, insert m into n such that m starts at bit j and ends at bit i.\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"* [Constraints](#Constraints)\n",
|
||||||
|
"* [Test Cases](#Test-Cases)\n",
|
||||||
|
"* [Algorithm](#Algorithm)\n",
|
||||||
|
"* [Code](#Code)\n",
|
||||||
|
"* [Unit Test](#Unit-Test)\n",
|
||||||
|
"* [Solution Notebook](#Solution-Notebook)"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Constraints\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"* Can we assume j > i?\n",
|
||||||
|
" * Yes\n",
|
||||||
|
"* Can we assume i through j have enough space for m?\n",
|
||||||
|
" * Yes\n",
|
||||||
|
"* Can we assume the inputs are valid?\n",
|
||||||
|
" * No\n",
|
||||||
|
"* Can we assume this fits memory?\n",
|
||||||
|
" * Yes"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Test Cases\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"* None as an input -> Exception\n",
|
||||||
|
"* Negative index for i or j -> Exception\n",
|
||||||
|
"* General case\n",
|
||||||
|
"<pre>\n",
|
||||||
|
"i = 2\n",
|
||||||
|
"j = 6\n",
|
||||||
|
"n = 0000 0100 0000 0000\n",
|
||||||
|
"m = 0000 0000 0001 0011\n",
|
||||||
|
"result = 0000 0100 0100 1100\n",
|
||||||
|
"</pre>"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Algorithm\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"Refer to the [Solution Notebook](). If you are stuck and need a hint, the solution notebook's algorithm discussion might be a good place to start."
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Code"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "code",
|
||||||
|
"execution_count": null,
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"collapsed": false
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"outputs": [],
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"class Bits(object):\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
" def insert_m_into_n(self, m, n, i, j):\n",
|
||||||
|
" # TODO: Implement me\n",
|
||||||
|
" pass"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Unit Test"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"**The following unit test is expected to fail until you solve the challenge.**"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "code",
|
||||||
|
"execution_count": null,
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"collapsed": false
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"outputs": [],
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"# %load test_insert_m_into_n.py\n",
|
||||||
|
"from nose.tools import assert_equal\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"class TestBit(object):\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
" def test_insert_m_into_n(self):\n",
|
||||||
|
" n = int('0000010000111101', base=2)\n",
|
||||||
|
" m = int('0000000000010011', base=2)\n",
|
||||||
|
" expected = int('0000010001001101', base=2)\n",
|
||||||
|
" bits = Bits()\n",
|
||||||
|
" assert_equal(bits.insert_m_into_n(m, n, i=2, j=6), expected)\n",
|
||||||
|
" print('Success: test_insert_m_into_n')\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"def main():\n",
|
||||||
|
" test = TestBit()\n",
|
||||||
|
" test.test_insert_m_into_n()\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"if __name__ == '__main__':\n",
|
||||||
|
" main()"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Solution Notebook\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"Review the [Solution Notebook]() for a discussion on algorithms and code solutions."
|
||||||
|
]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
],
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"kernelspec": {
|
||||||
|
"display_name": "Python 3",
|
||||||
|
"language": "python",
|
||||||
|
"name": "python3"
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"language_info": {
|
||||||
|
"codemirror_mode": {
|
||||||
|
"name": "ipython",
|
||||||
|
"version": 3
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"file_extension": ".py",
|
||||||
|
"mimetype": "text/x-python",
|
||||||
|
"name": "python",
|
||||||
|
"nbconvert_exporter": "python",
|
||||||
|
"pygments_lexer": "ipython3",
|
||||||
|
"version": "3.5.0"
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"nbformat": 4,
|
||||||
|
"nbformat_minor": 0
|
||||||
|
}
|
221
bit_manipulation/insert_m_into_n/insert_m_into_n_solution.ipynb
Normal file
221
bit_manipulation/insert_m_into_n/insert_m_into_n_solution.ipynb
Normal file
|
@ -0,0 +1,221 @@
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cells": [
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"This notebook was prepared by [Donne Martin](https://github.com/donnemartin). Source and license info is on [GitHub](https://github.com/donnemartin/interactive-coding-challenges)."
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"# Solution Notebook"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Problem: Given two 16 bit numbers, n and m, and two indices i, j, insert m into n such that m starts at bit j and ends at bit i.\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"* [Constraints](#Constraints)\n",
|
||||||
|
"* [Test Cases](#Test-Cases)\n",
|
||||||
|
"* [Algorithm](#Algorithm)\n",
|
||||||
|
"* [Code](#Code)\n",
|
||||||
|
"* [Unit Test](#Unit-Test)"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Constraints\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"* Can we assume j > i?\n",
|
||||||
|
" * Yes\n",
|
||||||
|
"* Can we assume i through j have enough space for m?\n",
|
||||||
|
" * Yes\n",
|
||||||
|
"* Can we assume the inputs are valid?\n",
|
||||||
|
" * No\n",
|
||||||
|
"* Can we assume this fits memory?\n",
|
||||||
|
" * Yes"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Test Cases\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"* None as an input -> Exception\n",
|
||||||
|
"* Negative index for i or j -> Exception\n",
|
||||||
|
"* General case\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"<pre>\n",
|
||||||
|
"i = 2, j = 6\n",
|
||||||
|
" j i\n",
|
||||||
|
"n = 0000 0100 0011 1101\n",
|
||||||
|
"m = 0000 0000 0001 0011\n",
|
||||||
|
"result = 0000 0100 0100 1101\n",
|
||||||
|
"</pre>"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Algorithm\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"<pre>\n",
|
||||||
|
" j i\n",
|
||||||
|
"n = 0000 0100 0011 1101\n",
|
||||||
|
"m = 0000 0000 0001 0011\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"lmask = 1111 1111 1111 1111 -1\n",
|
||||||
|
"lmask = 1111 1111 1000 0000 -1 << (j + 1)\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"rmask = 0000 0000 0000 0001 1\n",
|
||||||
|
"rmask = 0000 0000 0000 0100 1 << i\n",
|
||||||
|
"rmask = 0000 0000 0000 0011 (1 << i) -1\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"mask = 1111 1111 1000 0011 lmask | rmask\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"n = 0000 0100 0011 1101\n",
|
||||||
|
"mask = 1111 1111 1000 0011 n & mask \n",
|
||||||
|
"--------------------------------------------------\n",
|
||||||
|
"n2 = 0000 0100 0000 0001\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"n2 = 0000 0100 0000 0001\n",
|
||||||
|
"mask2 = 0000 0000 0100 1100 m << i\n",
|
||||||
|
"--------------------------------------------------\n",
|
||||||
|
"result = 0000 0100 0100 1101 n2 | mask2\n",
|
||||||
|
"</pre>\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"Complexity:\n",
|
||||||
|
"* Time: O(b), where b is the number of bits\n",
|
||||||
|
"* Space: O(b), where b is the number of bits"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Code"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "code",
|
||||||
|
"execution_count": 1,
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"collapsed": false
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"outputs": [],
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"class Bits(object):\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
" def insert_m_into_n(self, m, n, i, j):\n",
|
||||||
|
" if None in (m, n, i, j):\n",
|
||||||
|
" raise TypeError('Argument cannot be None')\n",
|
||||||
|
" if i < 0 or j < 0:\n",
|
||||||
|
" raise ValueError('Index cannot be negative')\n",
|
||||||
|
" left_mask = -1 << (j + 1)\n",
|
||||||
|
" right_mask = (1 << i) - 1\n",
|
||||||
|
" n_mask = left_mask | right_mask\n",
|
||||||
|
" # Clear bits from j to i, inclusive\n",
|
||||||
|
" n_cleared = n & n_mask\n",
|
||||||
|
" # Shift m into place before inserting it into n\n",
|
||||||
|
" m_mask = m << i\n",
|
||||||
|
" return n_cleared | m_mask"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "markdown",
|
||||||
|
"metadata": {},
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"## Unit Test"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "code",
|
||||||
|
"execution_count": 2,
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"collapsed": false
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"outputs": [
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"name": "stdout",
|
||||||
|
"output_type": "stream",
|
||||||
|
"text": [
|
||||||
|
"Overwriting test_insert_m_into_n.py\n"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
],
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"%%writefile test_insert_m_into_n.py\n",
|
||||||
|
"from nose.tools import assert_equal\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"class TestBit(object):\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
" def test_insert_m_into_n(self):\n",
|
||||||
|
" n = int('0000010000111101', base=2)\n",
|
||||||
|
" m = int('0000000000010011', base=2)\n",
|
||||||
|
" expected = int('0000010001001101', base=2)\n",
|
||||||
|
" bits = Bits()\n",
|
||||||
|
" assert_equal(bits.insert_m_into_n(m, n, i=2, j=6), expected)\n",
|
||||||
|
" print('Success: test_insert_m_into_n')\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"def main():\n",
|
||||||
|
" test = TestBit()\n",
|
||||||
|
" test.test_insert_m_into_n()\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"\n",
|
||||||
|
"if __name__ == '__main__':\n",
|
||||||
|
" main()"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"cell_type": "code",
|
||||||
|
"execution_count": 3,
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"collapsed": false
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"outputs": [
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"name": "stdout",
|
||||||
|
"output_type": "stream",
|
||||||
|
"text": [
|
||||||
|
"Success: test_insert_m_into_n\n"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
],
|
||||||
|
"source": [
|
||||||
|
"%run -i test_insert_m_into_n.py"
|
||||||
|
]
|
||||||
|
}
|
||||||
|
],
|
||||||
|
"metadata": {
|
||||||
|
"kernelspec": {
|
||||||
|
"display_name": "Python 3",
|
||||||
|
"language": "python",
|
||||||
|
"name": "python3"
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"language_info": {
|
||||||
|
"codemirror_mode": {
|
||||||
|
"name": "ipython",
|
||||||
|
"version": 3
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"file_extension": ".py",
|
||||||
|
"mimetype": "text/x-python",
|
||||||
|
"name": "python",
|
||||||
|
"nbconvert_exporter": "python",
|
||||||
|
"pygments_lexer": "ipython3",
|
||||||
|
"version": "3.5.0"
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"nbformat": 4,
|
||||||
|
"nbformat_minor": 0
|
||||||
|
}
|
21
bit_manipulation/insert_m_into_n/test_insert_m_into_n.py
Normal file
21
bit_manipulation/insert_m_into_n/test_insert_m_into_n.py
Normal file
|
@ -0,0 +1,21 @@
|
||||||
|
from nose.tools import assert_equal
|
||||||
|
|
||||||
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class TestBit(object):
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def test_insert_m_into_n(self):
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n = int('0000010000111101', base=2)
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m = int('0000000000010011', base=2)
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expected = int('0000010001001101', base=2)
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bits = Bits()
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assert_equal(bits.insert_m_into_n(m, n, i=2, j=6), expected)
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print('Success: test_insert_m_into_n')
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def main():
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test = TestBit()
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test.test_insert_m_into_n()
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if __name__ == '__main__':
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main()
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