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快速判断一个数是否是2的幂次方,若是,并判断出来是多少次方!

2011-08-12 11:13 344 查看
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:

#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:

#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:

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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