LeetCode题练习与总结:2 的幂--231

一、题目描述

给你一个整数 n,请你判断该整数是否是 2 的幂次方。如果是,返回 true ;否则,返回 false 。

如果存在一个整数 x 使得 n == 2^x ,则认为 n 是 2 的幂次方。

示例 1:

输入:n = 1
输出:true
解释:2^0 = 1

示例 2:

输入:n = 16
输出:true
解释:2^4 = 16

示例 3:

输入:n = 3
输出:false

提示:

  • -2^31 <= n <= 2^31 - 1

二、解题思路

一个整数是2的幂次方,当且仅当该整数满足以下两个条件:

  1. 该整数大于0。
  2. 该整数的二进制表示中只有一个1。

基于这个思路,我们可以使用位运算来解决这个问题。具体步骤如下:

  1. 首先判断n是否大于0。
  2. 然后使用位运算,将n与n-1进行按位与操作。如果n是2的幂次方,那么n的二进制表示中只有一个1,而n-1的二进制表示中,这个1变成0,其余位置都是1。因此,n & (n - 1)的结果应该是0。

三、具体代码

class Solution {public boolean isPowerOfTwo(int n) {// 判断n是否大于0if (n <= 0) {return false;}// 判断n与n-1按位与的结果是否为0return (n & (n - 1)) == 0;}
}

这段代码首先检查n是否大于0,如果不是,直接返回false。然后通过位运算判断n是否为2的幂次方。如果是,返回true;否则,返回false。

四、时间复杂度和空间复杂度

1. 时间复杂度
  • 判断n是否大于0,这是一个常数时间的操作,记作O(1)。
  • 计算 n & (n - 1) 并与0比较,这也是一个常数时间的操作,记作O(1)。

因此,整个算法的时间复杂度是O(1),即常数时间复杂度。算法的执行时间不依赖于输入数据的大小,而是固定的。

2. 空间复杂度
  • 该算法在执行过程中没有使用额外的存储空间,除了几个用于计算和判断的变量(n, n-1和结果),这些变量占用的空间是固定的,不随输入数据的大小而变化。

因此,算法的空间复杂度是O(1),即常数空间复杂度。算法的内存使用量不依赖于输入数据的大小,而是固定的。

五、总结知识点

  • 类定义

    • class Solution:定义了一个名为Solution的类。
  • 方法定义

    • public boolean isPowerOfTwo(int n):定义了一个公共方法isPowerOfTwo,它接受一个整型参数n并返回一个布尔值。
  • 条件判断

    • if (n <= 0):使用了if语句进行条件判断,检查变量n是否小于或等于0。
  • 返回值

    • return false;:在条件判断为真时,立即返回false
    • return (n & (n - 1)) == 0;:在条件判断为假时,执行按位与操作,并根据结果返回truefalse
  • 位运算

    • &:按位与运算符,对两个操作数的每一位进行与操作,只有两个对应的位都为1时,结果位才为1,否则为0。
    • n & (n - 1):这是一个常见的技巧,用于判断一个整数是否是2的幂。如果是2的幂,那么它的二进制表示中只有一个1,减去1之后,这个1变成0,其余位置保持不变,按位与的结果应该是0。
  • 逻辑运算

    • ==:等于运算符,用于比较两个值是否相等。
  • 整型变量

    • int n:定义了一个整型变量n,用于接收输入的整数。

以上就是解决这个问题的详细步骤,希望能够为各位提供启发和帮助。

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