如何判断一个数是2的幂

如何判断一个数是2的幂

什么是幂?

幂(power)是一个数字自乘若干次的形式。乘方的结果叫做幂。当m为正整数时,nᵐ意义为m个n相乘。——《百度百科》

为何判断2的幂?

在计算机系统中,2是一个很特殊的数据。在系统中,使用二进制表示数据。即:满2进1。
那么2的幂所表示的数据即:1、2、4、8、16……
用二进制表示即:1、01、001、0001、00001……

快速判断判定方法

从上述可知:满足2的幂的正整数数据,以二进制表示时,其最高位为1,其余位均为0。
又因为二进制满二进一,因此,设有一个正整数x,要判断x是否为2的幂,可以令x-1,则x-1的二进制表示应为:0,10,110,1110,11110……等。
因此x与x-1具备当x&(x-1)时,结果为0。

int a = 0;
scanf("%d",&a);
if((a>0)&&(a&(a-1) == 0))
{
	printf("输入的a是2的N次幂")
}
else
{
	printf("输入的a不是2的N次幂")
}

判断这个数据到底是2的几次幂?

此时可以使用右移的方式来计算,并和0x01相与。移动几次,获得1的结果。即2的几次幂

注意事项

因为0与上任何数的结果都是0,所以被判断的数据必须是大于0的数。
任何非0数的零次幂都是1。

判断一个2的某次法有以下几种: #### 穷举法 创建一个中间变量`temp`,初始值为1,然后进入一个循环,每次循环都让`temp`乘以2,并和该整相比较。如果不相等,则让`temp`乘以2;如果`temp`大于目标整,则说明目标整不是2的整;如果相等,则说明目标整2的整。此法的时间复杂度为$O(logn)$。示例代码如下: ```java public boolean exhaustively(int num){ int temp = 1; while (temp <= num){ if (temp == num) return true; temp = temp * 2; } return false; } ``` #### 移位法 把乘以2的操作,换成移位运。移位的性能比乘法高,但这种法本质上并没有变,法的时间复杂度依然是$O(logn)$。示例代码如下: ```java public boolean exhaustively(int num){ int temp = 1; while (temp <= num){ if (temp == num) return true; temp = temp << 1; } return false; } ``` #### 位运 当把2的整转换为二进制时,可以发现,如果一个2的整,那么当它转换为二进制时,它的最高位为1,其余位为0。根据这个特点,2的整和它本身减1的结果进行位运,结果一定是0;反之,如果一个不是2的整,那么结果一定不是0。这种法只需要计`num & (num - 1)`的结果是否为0,时间复杂度为$O(1)$。示例代码如下: ```java public boolean bitOperation(int num){ return (num > 0) && ((num & (num - 1)) == 0); } ``` #### 约判断法 在32位有符号整的范围内,最大的2为$2^{30} = 1073741824$,只需要判断`n`是否是1073741824的约。示例代码如下: ```java class Solution { static final int BIG = 1 << 30; public boolean isPowerOfTwo(int n) { return n > 0 && BIG % n == 0; } } ```
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