leetcode-数组中数字出现的次数

    技术2025-09-04  27

    一个整型数组 nums 里除两个数字之外,其他数字都出现了两次。请写程序找出这两个只出现一次的数字。要求时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。

    示例 1: 输入:nums = [4,1,4,6] 输出:[1,6] 或 [6,1]

    示例 2: 输入:nums = [1,2,10,4,1,4,3,3] 输出:[2,10] 或 [10,2]

    限制: 2 <= nums.length <= 10000

    答案很简单:全员进行异或操作即可。考虑异或操作的性质:对于两个操作数的每一位,相同结果为 000,不同结果为 111。那么在计算过程中,成对出现的数字的所有位会两两抵消为 000,最终得到的结果就是那个出现了一次的数字。

    那么这一方法如何扩展到找出两个出现一次的数字呢?

    如果我们可以把所有数字分成两组,使得: 两个只出现一次的数字在不同的组中; 相同的数字会被分到相同的组中。

    那么对两个组分别进行异或操作,即可得到答案的两个数字。这是解决这个问题的关键。

    那么如何实现这样的分组呢?

    记这两个只出现了一次的数字为 aaa 和 bbb,那么所有数字异或的结果就等于 a和 b异或的结果,我们记为 x。如果我们把 x写成二进制的形式 xkxk−1⋯x2x1x0xi​∈{0,1},我们考虑一下 xi=0和 xi=1的含义是什么?它意味着如果我们把 a和 b写成二进制的形式,ai和 bi的关系——xi=1表示 ai和 bi不等,xi=0表示 ai和 bi相等。假如我们任选一个不为 0的 xi​,按照第 i位给原来的序列分组,如果该位为 0就分到第一组,否则就分到第二组,这样就能满足以上两个条件,为什么呢? 首先,两个相同的数字的对应位都是相同的,所以一个被分到了某一组,另一个必然被分到这一组,所以满足了条件 2。 这个方法在 xi=1的时候 a和 b不被分在同一组,因为 xi=1表示 ai和 bi不等,根据这个方法的定义「如果该位为 0就分到第一组,否则就分到第二组」可以知道它们被分进了两组,所以满足了条件 1。

    在实际操作的过程中,我们拿到序列的异或和 xxx 之后,对于这个「位」是可以任取的,只要它满足 xi=1。但是为了方便,这里的代码选取的是「不为 0 的最低位」,当然你也可以选择其他不为 0的位置。

    至此,答案已经呼之欲出了。 算法 先对所有数字进行一次异或,得到两个出现一次的数字的异或值。

    在异或结果中找到任意为 111 的位。

    根据这一位对所有的数字进行分组。

    在每个组内进行异或操作,得到两个数字。

    #include<iostream> #include<string> #include<vector> #include<algorithm> #include<unordered_set> using namespace std; class Solution { public: vector<int> singleNumbers(vector<int>& nums) { int ret=0; for(int n:nums)ret^=n; int div=1; while((div&ret)==0)div<<=1; int a=0,b=0; for(int n:nums){ if(div&n)a^=n; else b^=n; } return vector<int>{a,b}; } };
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