【解题报告】判断是否为n的幂次方,附Leetcode刷题题解——(C语言实现)

一、2的幂

231. 2 的幂icon-default.png?t=LA92https://leetcode-cn.com/problems/power-of-two/

①问题呈现

 ②思路总结

(1)试除法

bool isPowerOfTwo(int n)
{
    if(n < 1)
        return false;
    while(n != 1)
    {
        if(n % 2 != 0)
            return false;
        n /= 2;
        printf("%d ",n);
    }
    return true;
}

(2)我们来观察一个数的二进制位,如果这个数为2的倍数,那它二进制序列中只有一个1。利用n &= (n - 1)判断经过一次操作后n是否变成0即可判断值该数是否为2的n次幂。

【如何理解 n &= (n - 1) 】

 从上不难得出,n &= (n - 1) 每次会使的n的二进制序列减一

bool isPowerOfTwo(int n)
{
    if(n <= 0)
        return false;
    if((n & (n-1)) == 0)//注意&的优先级低于==
        return true;
    return false;
}

(3)判断是否为int范围内最大2次幂的因子

bool isPowerOfTwo(int n)
{
    if(n < 1)
        return false;
    int max = 1 << 30;
    return !(max % n);
}

二、3的幂

326.3的幂icon-default.png?t=LA92https://leetcode-cn.com/problems/power-of-three/①问题呈现

 ②思路分析

(1)试除法

bool isPowerOfThree(int n)
{
    if(n < 1)
        return false;
    while(n > 1)
    {
        if(n % 3 != 0)
            return false;
        n /= 3;
    }
    return true;
}

三、4的幂

342. 4的幂icon-default.png?t=LA92https://leetcode-cn.com/problems/power-of-four/①问题呈现

 ②思路剖析

(1)试除法(万精油)

bool isPowerOfFour(int n)
{
    if(n < 1)
        return false;
    while(n > 1)
    {
        if(n % 4 != 0)
            return false;
        n /= 4;
    }
    return true;
}

(3)分析二进制中1的位置

如果n是4的倍数,那么二进制中唯一的1出现的位置一定是在奇数位上。我们&上一个掩码10101010101010101010101010101010来判断。

bool isPowerOfFour(int n)
{
    return n >= 1 && !(n & (n - 1)) && !(n & 0xAAAAAAAA);
}

 (3)利用取余运算法则

 (1)(a + b) % p = (a % p + b % p) % p 

(2) (a - b) % p = (a % p - b % p) % p 

(3) (a * b) % p = (a % p * b % p) % p 

(4) a ^ b % p = ((a % p) ^ b) % p 

利用上面的公式我们可以推导出:4^n % 3 = (3+1) ^ n % 3 = ((3 + 1) % 3) ^ n % 3 = 1。

由于2 % 3 也可能等于1,所以我们要排除2的n次幂的可能,方法就是 !(n&(n-1))   

bool isPowerOfFour(int n)
{
    return n >= 1 && !(n&(n-1)) && n % 3 == 1;
}

四、总结

  • 对于判断n次幂的问题,试除法是同法,但是效率较为低下
  • 对于2的倍数次幂的问题,可以从二进制序列的角度进行观察,利用n & (n-1) 和掩码来帮助我们判断
  • 平时还可以积累一些技巧性的解法

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