《剑指offer》刷题系列——(五十三)数组中数字出现的次数 I

题目

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

思路

我们先考虑,如果题目要求是数组中只有一个数字出现了一次,那么怎么找出这个数字呢?
异或运算的性质是,任何一个数字异或它自己都等于0。
如果我们从头到尾依次异或数组中的每个数字,那么最终的结果刚好是那个只出现了一次的数字,因为其他成对出现两次的数字全部在异或过程中抵消了。

现在我们再回到这个题目本身,如果能把原数组分成两个子数组,使得每个子数组中只包含一个出现一次的数字,我们就可以运用上面的方法解决。

现在的问题回到如何进行分组?
我们还是从头到尾依次异或数组中的每个数字,最后得到的结果是那两个只出现一次的数字异或后的结果,因为其他成对的抵消了。
由于这两个数字不一样,那么异或的结果肯定不为0,且它的二进制表示中至少有一位是1,我们在结果数字中从右往左找到第一个1出现的位置,记为第n位。然后以第n位是否为1把原数组分为两个子数组。由于那两个只出现一次的数字的第n位一定不同,所以它们一定在不同的分组,剩下的数字如何分无需考虑,因为成对的一定会被分到一组。

如何在结果数字中从右往左找到第一个1出现的位置。
我们想到了用1与结果数字进行&运算,当结果为0时,说明该位为不为1,否则该位为1。

代码

class Solution:
    def singleNumbers(self, nums: List[int]) -> List[int]:
        numsOR = 0 
        for i in nums:
            numsOR ^= i
        index = 1
        while (index&numsOR)==0:
            index <<= 1
        a,b=0,0
        for i in nums:
            if i&index==0:
                a^=i
            else:
                b^=i
        return [a,b]

复杂度

时间复杂度是O(n)
空间复杂度是O(1)

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