C#で数値のセットビット（1ビット）の合計をカウントする方法

セットビットとは

セットビットとは、2進数表現において「1」になっているビットのことです。本記事では、C#を使用して、ある数値に含まれるセットビットの総数をカウントする方法を解説します。

基本的な考え方

例として、10進数の「11」を取り上げます。11を2進数で表すと次のようになります。

1011

1011には「1」のビットが3つ含まれています。この数を求めるには、数値が0になるまでループを回し、最下位ビットが1かどうかを判定しながら、1ビットずつ右へシフトしていく方法が有効です。

while (num > 0) {
    cal += num & 1;
    num >>= 1;
}

サンプルコード

以下は、数値に含まれるセットビットの総数をカウントする完全なC#プログラムです。

using System;
public class Demo {
    public static void Main() {
        int cal = 0;
        // 2進数では 1011
        int num = 11;
        while (num > 0) {
            cal += num & 1;
            num >>= 1;
        }
        // 1011 の中の 1 のビットは 3 個
        Console.WriteLine("Total bits: " + cal);
    }
}

実行結果

Total bits: 3

コードの解説

このプログラムの動作を、各処理ごとに簡単に説明します。

• num & 1 … ビットごとのAND演算により、最下位ビットが1であれば1、0であれば0を返します。これにより、現在調べているビットがセットされているかどうかを判定できます。
• num >>= 1 … 数値を1ビット右にシフトします。これを繰り返すことで、上位のビットを順番に調べることができます。
• while (num > 0) … すべてのビットの確認が終わり、数値が0になった時点でループを終了します。

このように、ビット演算と右シフトを組み合わせたシンプルなwhileループだけで、セットビットの総数を効率的にカウントすることができます。