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如何判断一个数是否为2的幂次方?若是,并判断出来是多少次方?

时间:2020-12-04 10:29     来源/作者:C语言教程网

将2的幂次方写成二进制形式后,很容易就会发现有一个特点:二进制中只有一个1,并且1后面跟了n个0; 因此问题可以转化为判断1后面是否跟了n个0就可以了。
如果将这个数减去1后会发现,仅有的那个1会变为0,而原来的那n个0会变为1;因此将原来的数与去减去1后的数字进行与运算后会发现为零。
最快速的方法:
(number & number - 1) == 0
原因:因为2的N次方换算是二进制为10……0这样的形式(0除外)。与上自己-1的位数,这们得到结果为0。例如。8的二进制为1000;8-1=7,7的二进制为111。两者相与的结果为0。计算如下:
1000
& 0111
-------
0000

使用递归来实现的代码如下:

复制代码 代码如下:


#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
int log2(int value)   //递归判断一个数是2的多少次方
{
 if (value == 1)
  return 0;
 else
  return 1+log2(value>>1);
}
int main(void)
{
 int num;
 printf("请输入一个整数:");
 scanf("%d",&num);
 if(num&(num-1))  //使用与运算判断一个数是否是2的幂次方
  printf("%d不是2的幂次方!\n",num);
 else
  printf("%d是2的%d次方!\n",num,log2(num));
 system("pause");
 return 0;
}


使用非递归来实现的代码如下:

复制代码 代码如下:


#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
int log2(int value)   //非递归判断一个数是2的多少次方
{
 int x=0;
 while(value>1)
 {
  value>>=1;
  x++;
 }
 return x;
}
int main(void)
{
 int num;
 printf("请输入一个整数:");
 scanf("%d",&num);
 if(num&(num-1))     //使用与运算判断一个数是否是2的幂次方
  printf("%d不是2的幂次方!\n",num);
 else
  printf("%d是2的%d次方!\n",num,log2(num));
 system("pause");
 return 0;
}


扩展:求一个数n的二进制中1的个数。
非常巧妙地利用了一个性质,n=n&(n-1) 能移除掉n的二进制中最右边的1的性质,循环移除,直到将1全部移除,这种方法将问题的复杂度降低到只和1的个数有关系。代码如下:

复制代码 代码如下:


int Func3(int data)
{   //利用了data&(data-1)每次都能移除最右边的1,移除了多少个1,就是包含了几个1
 int count = 0;
 while (data)
 {
  data = data & (data-1);
  count++;
 }
 return count;
}


扩展问题二:
A和B的二进制中有多少位不相同。这个问题可以分为两步,(1)将A和B异或得到C,即C=A^B,(2)计算C的二进制中有多少个1。

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