算法:计算一个数的下个为2的幂的数

介绍

输入一个值,计算出一个比它大的为2的幂的数。

思路

所有为2的幂的数,它的二进制数表示永远只有一位为1,其它都是为0

  • 2º:00000001
  • 2¹:00000010
  • 2²:00000100
  • 2³:00001000
  • ...

代码

int nextPowerOf2(int n) {
    n -= 1;
    n |= n >>> 16;
    n |= n >>> 8;
    n |= n >>> 4;
    n |= n >>> 2;
    n |= n >>> 1;
    return n + 1;
}

目的是把n - 1从最高位为1的位开始到最低位的所有位全都变成1,最后加1进位,以达到目的。

注:如果n本身已经是2的幂,只运行移位就会得到n * 2,所以先减1。如果n是0,减1就是-1,对应的无符号数为位数全为1的数,加1结果是0。

附 - 判断一个数是否为2的幂

算法1

所有为2的幂的数,它的二进制数表示永远只有一位为1,其它都是为0,将这个数减去1后,仅有的那个1会变为0,而原来的那n个0会变为1。如原来的数'n'00100000'n-1'00011111。因此,将原来的数与减去1后的数字进行与运算后为零。

public static boolean isPowerOf2(int n) {
    return (n & n - 1) == 0;
}

算法2

所有为2的幂的数,它的二进制数表示永远只有一位为1,其它都是为0,这个数的补码是1位位置前面的位全部变为11位位置后面的位全部变为0。如原来的数'n'00100000'-n'11100000。因此,将原来的数与原来的数的补码进行与运算后为原来的数不变。

public static boolean isPowerOf2(int n) {
    return (n & -n) == n;
}
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