4的冪

題目描述

難度級別:簡單

給定一個整數(shù),寫一個函數(shù)來判斷它是否是 4 的冪次方。如果是绍赛,返回 true ;否則辑畦,返回 false 吗蚌。

整數(shù) n 是 4 的冪次方需滿足:存在整數(shù) x 使得 n == 4x

示例 1:

輸入:n = 16
輸出:true

示例 2:

輸入:n = 5
輸出:false

示例 3:

輸入:n = 1
輸出:true

提示:

-231 <= n <= 231 - 1

進階:

你能不使用循環(huán)或者遞歸來完成本題嗎?

解題思路

迭代

2的冪算法類似纯出,這里連續(xù)對數(shù)n模4蚯妇,若不為0,終止循環(huán)暂筝,判斷數(shù)n是否為1箩言,若為1則 返回true,否則false焕襟。

const isPowerOfFour = function(n) {
    if (n < 1) return false
    while(n % 4 === 0) n /= 4

    return n === 1
};

時間復雜度:O(log n)
空間復雜度:O(1)

數(shù)學

一個數(shù)n是否是4的冪陨收,它滿足 n = 4^x,則有 x = log4(n) = 1/2log2(n)鸵赖,x為整數(shù)务漩,則log2(n)應該為偶數(shù)。

const isPowerOfFour = n => Math.log2(n) % 2 === 0

時間復雜度:O(1)
空間復雜度:O(1)

位運算

2的冪通過位運算計算是 n & (n - 1) === 0且n > 0

2的冪它褪,在二進制中表示

1: 0000 0001
2:  0000 0010
4:  0000 0100
8: 0000 1000
16: 0001 0000
32: 0010 0000

發(fā)現(xiàn)4的冪在偶數(shù)位上位1饵骨,其他位為0,則他與數(shù)字數(shù)字 (101010...10)2進制做與運算為0茫打,(101010...10)2進制換算成16進制為0xaaaaaaaa居触,則有

const isPowerOfFour = function(n) {
    return n > 0 && (n & (n - 1)) === 0 && (n & 0xaaaaaaaa) === 0
};

時間復雜度:O(1)
空間復雜度:O(1)

位運算加數(shù)學

2^k為2得冪,位運算計算是 n & (n - 1) === 0且n > 0

2的偶數(shù)次方是4的冪包吝,奇數(shù)則不是

2^2k 則是4的冪饼煞,2^(2k+1)則不是

2^2k = 4^k = (3+1)^k , (3+1)^k % 3 === 1
2^(2k+1) = 2 * 4^k = 2 * (3+1)^k , 2 * (3+1)^k % 3 === 2

則有

const isPowerOfFour = n => (n & (n - 1)) === 0 && n % 3 === 1

時間復雜度:O(1)
空間復雜度:O(1)

題目來源:力扣(LeetCode)
鏈接:https://leetcode-cn.com/problems/power-of-four

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