剑指offer:数组中只出现一次的数字
题目描述:
一个整型数组里除了两个数字之外,其他的数字都出现了两次。请写程序找出这两个只出现一次的数字。
思路分析:
1. 直接想法,每个数字遍历,统计出现次数,复杂度O(n^2),超时。
2. 借助哈希表,空间换时间,遍历一次,时间复杂度O(n),空间复杂度O(n),对于空间复杂度限制为O(1)时,不满足条件。
3. 利用异或运算。已知两个相同的数,异或为0。若当前的题目是只求一个只出现一次的数字时,只需要将数组中的数字都异或一次,最后得到的即为所求的只出现一次的数字。那么拓展到两个数字的情况,
我们可以将原始数组分成两个子数组,使得每个子数组包含一个只出现一次的数字,而其他数字都成对出现。这样,我们就可以用上述方法找到那个孤苦伶仃的元素。
我们还是从头到尾一次异或数组中的每一个数字,那么最终得到的结果就是两个只出现一次的数组的异或结果。因为其他数字都出现了两次,在异或中全部抵消了。由于两个数字肯定不一样,那么异或的结果肯定不为0,也就是说这个结果数组的二进制表示至少有一个位为1。我们在结果数组中找到第一个为1的位的位置,记为第n位。现在我们以第n位是不是1为标准把元数组中的数字分成两个子数组,第一个子数组中每个数字的第n位都是1,而第二个子数组中每个数字的第n位都是0。
举例:{2,4,3,6,3,2,5,5}
我们依次对数组中的每个数字做异或运行之后,得到的结果用二进制表示是0010。异或得到结果中的倒数第二位是1,于是我们根据数字的倒数第二位是不是1分为两个子数组。第一个子数组{2,3,6,3,2}中所有数字的倒数第二位都是1,而第二个子数组{4,5,5}中所有数字的倒数第二位都是0。接下来只要分别两个子数组求异或,就能找到第一个子数组中只出现一次的数字是6,而第二个子数组中只出现一次的数字是4。
代码:
思路二:
class Solution {
public:
void FindNumsAppearOnce(vector<int> data,int* num1,int *num2) {
if(data.size()<=)
return;
map<int, int> data_map;
for(int i=; i<data.size(); i++)
{
data_map[data[i]]++;
}
vector<int> v;
for(int i=; i<data.size(); i++)
{
if(data_map[data[i]]==)
v.push_back(data[i]);
}
*num1 = v[];
*num2 = v[];
}
};
思路三:
class Solution {
public:
void FindNumsAppearOnce(vector<int> data,int* num1,int *num2) {
int length = data.size();
if(length<)
return;
//对原始数组求异或
int resultExclusiveOR = ;
for(int i=; i<length; i++)
resultExclusiveOR ^= data[i]; unsigned int indexOf1 = FindFirstBitIs1(resultExclusiveOR);
*num1 = ;
*num2 = ;
for(int j=; j<length; j++)
{
if(IsBit1(data[j], indexOf1))
{
*num1 ^= data[j];
}
else
{
*num2 ^= data[j];
}
}
}
private:
//找到二进制数num第一个为1的位数,如0010,第一个为1的位数是2
unsigned int FindFirstBitIs1(int num)
{
unsigned int indexBit = ;
//只判断一个字节的
while((num & )== && (indexBit < *sizeof(unsigned int)))
{
num = num >> ;
indexBit++;
}
return indexBit;
}
//判断第indexBit位是否为1
bool IsBit1(int num, unsigned int indexBit)
{
num = num >> indexBit;
return (num & );
}
};
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