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【leetcode】231、2的幂

2025/9/21 22:52:06 来源:https://blog.csdn.net/weixin_44729515/article/details/141055779  浏览:    关键词:【leetcode】231、2的幂

给你一个整数 n,请你判断该整数是否是 2 的幂次方。如果是,返回 true ;否则,返回 false 。如果存在一个整数 x 使得 n == 2^x ,则认为 n 是 2 的幂次方。你能够不使用循环/递归解决此问题吗?

示例 1:
输入:n = 1
输出:true
解释:20 = 1

示例 2:
输入:n = 16
输出:true
解释:24 = 16

示例 3:
输入:n = 3
输出:false

提示:
-231 <= n <= 231 - 1

题解:
一个数 n 是 2 的幂,当且仅当 n 是正整数,并且 n 的二进制表示中仅包含 1 个 1。

因此我们可以考虑使用位运算,将 n 的二进制表示中最低位的那个 1 提取出来,再判断剩余的数值是否为 0 即可。下面介绍两种常见的与「二进制表示中最低位」相关的位运算技巧。

  • n & (n - 1):其中 & 表示按位与运算。该位运算技巧可以直接将 n 二进制表示的最低位 1 移除,它的原理如下:假设 n 的二进制表示为 (a10⋯0) ,其中 a 表示若干个高位,1 表示最低位的那个 1,0⋯0 表示后面的若干个0,那么 n−1 的二进制表示为:(a01⋯1) ,我们将 (a10⋯0)与 (a01⋯1)进行按位与运算,高位 a 不变,在这之后的所有位都会变为 0,这样我们就将最低位的那个 1 移除了。
    因此,如果 n 是正整数并且 n & (n - 1) = 0,那么 n 就是 2 的幂。
  • n & (-n):其中 −n 是 n 的相反数,是一个负数。该位运算技巧可以直接获取 n 二进制表示的最低位的 1。由于负数是按照补码规则在计算机中存储的,−n 的二进制表示为 n 的二进制表示的每一位取反再加上 1,因此它的原理如下:假设 n 的二进制表示为 (a10⋯0) ,其中 a 表示若干个高位,1 表示最低位的那个 1,0⋯0 表示后面的若干个 0,那么 −n 的二进制表示为:(b01⋯1)+(1) =(b10⋯0) 其中b表示将 a 每一位取反。我们将(a10⋯0)与 (b10⋯0) 进行按位与运算,高位全部变为 0,最低位的 1 以及之后的所有 0 不变,这样我们就获取了 n 二进制表示的最低位的 1。

因此,如果 n 是正整数并且 n & (-n) = n,那么 n 就是 2 的幂。

class Solution {public boolean isPowerOfTwo(int n) {return n > 0 && (n & (n - 1)) == 0;}
}
class Solution {public boolean isPowerOfTwo(int n) {return n > 0 && (n & -n) == n;}
}

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