判断输入数值是否为2的幂的MATLAB函数返回值错误咨询

问题原因 #

你写的代码同时存在逻辑疏漏和边界情况未处理的问题，具体如下：

• 缺少输入合法性校验：2的幂必然是正整数，如果输入0、负数、非整数，你的代码要么进入死循环，要么返回错误结果
• 未处理输入为1的边界情况：1是2的0次幂，符合返回1的要求，但此时while not(num == 1)的判断结果为假，整个循环不会执行，变量val完全没有被定义。如果你之前的工作区中存在残留的val=1变量，函数会直接调用该值，这就是你遇到始终返回1的核心原因
• 赋值逻辑有漏洞：只有进入循环后val才会被赋值，若循环一次都未执行，返回值完全不可控

修复方案 #

版本1：基于原有逻辑修改 #

function val = func_1(num)
    % 先排除非正整数的非法输入
    if num <= 0 || mod(num,1) ~= 0
        val = 0;
        return
    end
    % 初始化返回值，默认num为1时直接返回1
    val = 1;
    while num ~= 1
        if mod(num,2) ~= 0
            val = 0;
            break
        end
        num = num / 2;
    end
end

版本2：位运算优化版（无需循环，效率更高） #

2的幂的二进制表示有且仅有1个1，因此可以通过num & (num-1) == 0的规则快速判断，代码如下：

function val = func_1(num)
    % 逻辑值转double后true为1、false为0，正好符合返回值要求
    val = double(num > 0 && mod(num,1) == 0 && bitand(num, num-1) == 0);
end

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Fitzgerald Brooks