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

.NET 6中只有一行程序

// IsPow2 evaluates whether the specified Int32 value is a power of two.
Console.WriteLine(BitOperations.IsPow2(128));            // True

其他回答

这是我设计的另一个方法,在这种情况下使用|而不是&:

bool is_power_of_2(ulong x) {
    if(x ==  (1 << (sizeof(ulong)*8 -1) ) return true;
    return (x > 0) && (x<<1 == (x|(x-1)) +1));
}

如果该数字是2的幂到64的值,则返回该值(您可以在for循环条件中更改它(“6”表示2^6 = 64);

const isPowerOfTwo = (number) => { 让结果= false; For(令I = 1;I <= 6;我+ +){ if (number ===数学。Pow (2, i)) { 结果= true; } } 返回结果; }; console.log (isPowerOfTwo (16)); console.log (isPowerOfTwo (10));

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

有很多答案和发布的链接解释了为什么n & (n-1) == 0适用于2的幂,但我找不到任何解释为什么它不适用于非2的幂,所以我只是为了完整起见添加了这个。

对于n = 1(2^0 = 1) 1 & 0 = 0,没问题。

对于奇数n > 1, 1至少有2位(最左位和最右位)。现在n和n-1只差最右位,所以它们的&和至少在最左位有一个1,所以n & (n-1) != 0:

n:          1xxxx1  for odd n > 1
n-1:        1xxxx0
            ------
n & (n-1):  1xxxx0 != 0

现在即使n不是2的幂,我们也至少有2位1(最左和非最右)。在这里,n和n-1最多相差1位,所以它们的&和也至少在最左边有一个1:

        right-most 1 bit of n
                 v
n:          1xxxx100..00 for even n
n-1:        1xxxx011..11
            ------------
n & (n-1):  1xxxx000..00 != 0
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。