面试官:判断一个数是否为2的整数次幂

2021-12-02 12:30:30 浏览数 (1)

题目

判断一个正整数是否是2的整数幂(如4是2的2次方,返回true;5不是2的整数次幂,则返回false)。要求性能尽可能高。

第一种考虑(乘法)

创建一个中间变量temp,初始值是1,然后进入一个循环,每次循环都让temp和目标值进行比较,如果相等,则说明目标是2的整数次幂,如果不相等,则让temp乘以2,继续循环比较,直到temp的值大于目标整数时,说明整数不是2的整数次幂。

比如:18

1*2=2;2比18小继续

2*2=4;4比18小继续

4*2=8;8比18小继续

8*2=16;16比18小继续

16*2=32;32比18大退出循环,说明18不是2的整数幂。

如果目标整数的大小是n,则此方法循环次数是logn。

代码如下:

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public static boolean is2Power1(int num) {
    int temp = 1;
    while (temp <= num) {
        if (temp == num) {
            return true;
        }
        temp = temp << 1;
//            temp = temp * 2;
    }
    return false;
}

想一想,有没有更好的办法?

第二种考虑(除法)

2的整数次幂都能被2整除,所以进入一个循环,让目标对2求余,如果有余数,则目标不是2的整数次幂,如果没有余数,然后目标赋值为目标除以2,直到目标小于1,当目标小于1的时候则说明明目标是2的整数次幂。

比如:18

18%2=0;18被2整除

18/2=9;目标赋值为9

9%2=1;9没被2整除退出循环,说明18不是2的整数幂。

如果目标整数的大小是n,则此方法循环次数有可能是1,2,3,4,...logn次。

代码如下:

代码语言:javascript复制
public static boolean is2Power2(int num) {
    while (num > 1) {
        if (num % 2 == 1) {
            return false;
        }
//            num = num / 2;
        num = num >> 1;
    }
    return true;
}

再想一想,有没有更好的办法?

第三种考虑(位运算)

让我们看看2的整数次幂转成二进制是什么样的

十进制

二进制

是否为2的整数次幂

8

1000

16

10000

32

100000

64

1000000

100

1100100

是不是发现了,如果一个整数是2的整数次幂,那么当它转化成二进制时,只有最高位是1,其它位都是0!如果把这2的整数次幂各自减去1,在转换成二进制,会是什么样呢?

十进制

二进制

原数值减1

是否为2的整数次幂

8

1000

111

16

10000

1111

32

100000

11111

64

1000000

111111

100

10000000

1111111

是不是发现了,2的整数幂减去1时,它的二进制数字都变成1了!如果在加上&运算符会出现什么结果呢?

十进制

二进制

原数值减1

n&n-1

是否为2的整数次幂

8

1000

111

0

16

10000

1111

0

32

100000

11111

0

64

1000000

111111

0

100

10000000

1111111

1100000

怎么样会写代码了吗?

代码如下:

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public static boolean is2Power3(int num) {
    return (num & num - 1) == 0;
}

是不是很简单,只要动用所学过的知识点,联系起来,一个问题就迎刃而解!!!

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