指定した範囲内の未設定ビットを数えるPythonプログラム

正の整数とビット位置の範囲が与えられたとき、その範囲内に含まれる未設定ビット（値が「0」のビット）の個数を数える方法を解説します。

入力 : n = 50, 開始位置 = 2, 終了位置 = 5
出力 : 2

この例では、ビット位置2から5の範囲内に「0」のビットが2つ存在します。実際、50を2進数で表すと 110010 となり、下位から数えて3番目（位置2）と6番目（位置5）に該当する部分に「0」が2つ含まれています。

アルゴリズム

1. bin() 関数を使って、整数 n を2進数の文字列に変換します。
2. 先頭の2文字（プレフィックス "0b"）を取り除きます。
3. 文字列を反転させます。これにより、最下位ビットがインデックス0に対応するようになります。
4. インデックス st-1 から ed-1 までの範囲（ed は排他的）を走査し、「0」のビットをカウントします。

サンプルコード

# 範囲内の未設定ビットを数える関数

def countunsetbits(n, st, ed):
    # n を2進数に変換する
    bi = bin(n)
    # 先頭の2文字（"0b"）を削除する
    bi = bi[2:]
    # 文字列を反転させる
    bi = bi[-1::-1]
    # インデックス st-1 から ed-1 までの範囲で
    # 未設定ビット「0」をカウントする（ed は排他的）
    print(len([bi[i] for i in range(st - 1, ed) if bi[i] == '0']))

# ドライバープログラム
if __name__ == "__main__":
    n = int(input("正の整数を入力してください ::>"))
    st = int(input("開始位置を入力してください"))
    ed = int(input("終了位置を入力してください"))
    countunsetbits(n, st, ed)

実行結果

正の整数を入力してください ::> 50
開始位置を入力してください 2
終了位置を入力してください 5
2

このプログラムでは、Pythonのスライス操作とリスト内包表記を活用することで、指定範囲内の「0」のビットを簡潔に数えています。ビット演算を扱う際には、ビット列の並び順（左端か右端のどちらを基準にするか）に注意することが重要です。