说明:
这道题解法需要按位比较,也是计算机组成原理中的基础知识。在计算机中,数值通常以二进制形式进行表示和处理。按位比较就是将两个数的二进制表示的对应位进行比较的操作。 在计算机组成原理中,按位比较通常是通过位逻辑运算来实现的,如按位与、按位或、按位异或等。这些位逻辑运算可以通过逻辑门电路来实现。计算机底层的处理器和逻辑电路都会使用按位比较来进行各种运算和判断。
在编程中,也可以使用按位运算符来进行按位比较。例如,按位与运算符
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可以对两个数的二进制表示的对应位进行按位与运算,得到的结果是一个新的数,表示两个数对应位上的逻辑与运算结果。
因此,按位比较是计算机组成原理中的重要概念,也是编程中常用的操作之一。它在判断一个数是否为 2 的 n 次方等情况下,可以提供高效的解决方案。
关键代码:
if(n&(n-1) == 0)
解析:
用 if (n & (n - 1) == 0) 来判断一个数 n 是否为 2 的 n 次方是基于以下原理: 一个数如果是 2 的 n 次方,那么它的二进制表示中只有一位是 1,其余位都是 0。例如,2^3 = 8 在二进制中表示为 1000。 当我们将这个数 n 减去 1 时,会发现最右边的那个 1 变成了 0,而该位右边的所有位都变成了 1。例如,8 - 1 = 7 在二进制中表示为 0111。 如果我们将这两个二进制数进行按位与运算,得到的结果应该为 0。这是因为只有当两个数对应位上都是 1 时,按位与运算的结果才会为 1。而在这种情况下,由于 n 和 (n - 1) 的二进制表示中最右边的 1 是不同的位,所以按位与运算的结果应该为 0。 因此,如果 n & (n - 1) 的结果为 0,那么说明 n 是 2 的 n 次方。 这种判断方法的时间复杂度为 O(1),因为只需要进行一次按位与运算。这对于判断一个数是否为 2 的 n 次方来说是非常高效的。
复习下位逻辑运算:
位逻辑运算主要包括按位与(AND)、按位或(OR)、按位异或(XOR)和按位取反(NOT)等操作。
按位与(AND):使用
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运算符实现。对于两个数的二进制表示,按位与运算将对应位上的两个数都为 1 时,结果为 1;否则为 0。
按位或(OR):使用 `|` 运算符实现。对于两个数的二进制表示,按位或运算将对应位上的两个数中至少有一个为 1 时,结果为 1;否则为 0。
按位异或(XOR):使用 `^` 运算符实现。对于两个数的二进制表示,按位异或运算将对应位上的两个数不相同时,结果为 1;相同时,结果为 0。
按位取反(NOT):使用 `~` 运算符实现。对于一个数的二进制表示,按位取反运算将每个位上的 0 变为 1,1 变为 0。