【JavaScript】配列で指定されたビット位置だけが1になる32ビット整数を返す関数の実装方法

問題

一意な非負整数からなる配列を受け取り、特定の32ビット整数を返すJavaScript関数を作成することを考えます。
戻り値となる整数は、2進数（バイナリ）表現にしたとき、右端から数えて配列に含まれる値と一致するビット位置だけが1になり、それ以外のビットはすべて0である必要があります。

たとえば入力が [1, 2, 0, 4] の場合、右から0番目・1番目・2番目・4番目のビットが1になるため、2進数では 10111 となります。これを10進数に変換すると 23 です。

コード例

以下が実装の一例です。

const arr = [1, 2, 0, 4];

const buildDecimal = (arr = []) => {
   // 32ビット分のビット状態を保持する配列（すべて0で初期化）
   const bitArr = Array(32).fill(0);
   let res = 0;

   // 配列の各要素に対応するビット位置を1に設定
   arr.forEach(el => {
      bitArr[31 - el] = 1;
   });

   // ビット配列をもとに10進数の値を組み立てる
   bitArr.forEach((bit, index) => {
      res += bit * Math.pow(2, 31 - index);
   });

   return res;
};

console.log(buildDecimal(arr));

出力

コンソールには次のように表示されます。

23

コードの解説

処理の流れ

最初に、32個の要素を持つ配列 bitArr を用意し、すべて0で初期化します。この配列は、32ビット整数の各ビットが0か1かを表しています。

次に、入力配列の各要素 el について、「右端から el 番目」の位置、すなわち配列のインデックス 31 - el を1に設定します。

最後に、ビットが立っている位置ごとに 2の(31 - index)乗 を計算して合計すれば、目的の10進数の値が求まります。

よりシンプルな実装

実は、ビット配列を明示的に用意しなくても、「各要素 el に対して 2 の el 乗を足し合わせる」という発想だけで同じ結果が得られます。

const buildDecimal = (arr = []) => {
   return arr.reduce((sum, el) => sum + Math.pow(2, el), 0);
};

さらに、ビット演算子を使えば次のようにも書けます。

const buildDecimal = (arr = []) => {
   return arr.reduce((res, el) => res | (1 << el), 0);
};

どちらの書き方でも結果は同じですが、reduce とビット演算を組み合わせた後者は簡潔で高速なため、実務ではこちらが好まれます。ただし、シフト演算は32ビット整数を前提としているため、安全に扱えるビット位置は 0〜30 程度までである点には注意してください。