題目來源於 LeetCode 上第 342 號問題:4 的冪。題目難度爲 Easy,目前通過率爲 45.3% 。
題目描述
給定一個整數 (32 位有符號整數),請編寫一個函數來判斷它是否是 4 的冪次方。
示例 1:
輸入: 16
輸出: true
示例 2:
輸入: 5
輸出: false
進階:
你能不使用循環或者遞歸來完成本題嗎?
題目解析
這道題最直接的方法就是不停的去除以 4 ,看最終結果是否爲 1 ,參見代碼如下:
class Solution {
public boolean isPowerOfFour(int num) {
while ( (num != 0) && (num % 4 == 0)) {
num /= 4;
}
return num == 1;
}
}
不過這段代碼使用了 循環 ,逼格不夠高。
對於一個整數而言,如果這個數是 4 的冪次方,那它必定也是 2 的冪次方。
我們先將 2 的冪次方列出來找一下其中哪些數是 4 的冪次方。
十進制 | 二進制 |
---|---|
2 | 10 |
4 | 100 (1 在第 3 位) |
8 | 1000 |
16 | 10000(1 在第 5 位) |
32 | 100000 |
64 | 1000000(1 在第 7 位) |
128 | 10000000 |
256 | 100000000(1 在第 9 位) |
512 | 1000000000 |
1024 | 10000000000(1 在第 11 位) |
找一下規律: 4 的冪次方的數的二進制表示 1 的位置都是在奇數位。
之前在小吳的文章中判斷一個是是否是 2 的冪次方數使用的是位運算 n & ( n - 1 )
。同樣的,這裏依舊可以使用位運算:將這個數與特殊的數做位運算。
這個特殊的數有如下特點:
- 足夠大,但不能超過 32 位,即最大爲 1111111111111111111111111111111( 31 個 1)
- 它的二進制表示中奇數位爲 1 ,偶數位爲 0
符合這兩個條件的二進制數是:
1010101010101010101010101010101
如果用一個 4 的冪次方數和它做與運算,得到的還是 4 的冪次方數。
將這個二進制數轉換成 16 進製表示:0x55555555 。有沒有感覺逼格更高點。。。
圖片描述
代碼實現
class Solution {
public boolean isPowerOfFour(int num) {
if (num <= 0)
return false;
//先判斷是否是 2 的冪
if ((num & num - 1) != 0)
return false;
//如果與運算之後是本身則是 4 的冪
if ((num & 0x55555555) == num)
return true;
return false;
}
}
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