今天我需要一个简单的算法来检查一个数字是否是2的幂。

该算法需要:

简单的 适用于任何ulong值。

我想出了这个简单的算法:

private bool IsPowerOfTwo(ulong number)
{
    if (number == 0)
        return false;

    for (ulong power = 1; power > 0; power = power << 1)
    {
        // This for loop used shifting for powers of 2, meaning
        // that the value will become 0 after the last shift
        // (from binary 1000...0000 to 0000...0000) then, the 'for'
        // loop will break out.

        if (power == number)
            return true;
        if (power > number)
            return false;
    }
    return false;
}

但后来我想:如何检查log2x是否恰好是一个整数呢?当我检查2^63+1时,Math.Log()因为四舍五入而返回恰好63。我检查了2的63次方是否等于原来的数,结果是正确的,因为计算是双倍的,而不是精确的数字。

private bool IsPowerOfTwo_2(ulong number)
{
    double log = Math.Log(number, 2);
    double pow = Math.Pow(2, Math.Round(log));
    return pow == number;
}

这对于给定的错误值返回true: 9223372036854775809。

有没有更好的算法?


当前回答

对于2的任意次幂,也成立。

n& (-n) = = n

注意:n=0失败,需要检查 这样做的原因是: -n是n的2s补。-n将使n的最右集合位左边的每一位与n相比翻转。对于2的幂,只有一个集合位。

其他回答

在发布了这个问题之后,我想到了以下解决方案:

我们需要检查是否有一个二进制数字是1。因此,我们只需将数字每次右移一位,如果它等于1则返回true。如果在任何时候我们得到一个奇数((number & 1) == 1),我们知道结果是假的。这被证明(使用基准测试)对于(大)真值比原始方法略快,对于假值或小值则快得多。

private static bool IsPowerOfTwo(ulong number)
{
    while (number != 0)
    {
        if (number == 1)
            return true;

        if ((number & 1) == 1)
            // number is an odd number and not 1 - so it's not a power of two.
            return false;

        number = number >> 1;
    }
    return false;
}

当然,格雷格的解决方案要好得多。

private static bool IsPowerOfTwo(ulong x)
{
    var l = Math.Log(x, 2);
    return (l == Math.Floor(l));
}
return ((x != 0) && !(x & (x - 1)));

如果x是2的幂,它唯一的1位在位置n。这意味着x - 1在位置n有一个0。要了解原因,请回忆一下二进制减法是如何工作的。当x减去1时,借位一直传播到位置n;位n变为0,所有低位变为1。现在,由于x和x - 1没有共同的1位,x & (x - 1)为0,并且!(x & (x - 1))为真。

返回(i & -i) == i

例子

0000 0001    Yes
0001 0001    No

算法

使用位掩码,将变量以二进制形式除以NUM IF R > 0 AND L > 0:返回FALSE 否则,NUM变为非零 如果NUM = 1:返回TRUE 否则,请执行步骤1

复杂性

时间~ O(log(d)),其中d为二进制位数