开学回归力扣:第五题—— 268. 丢失的数字(哈希+位运算+求和+排序)

268. 丢失的数字

给定一个包含 [0, n] 中 n 个数的数组 nums ,找出 [0, n] 这个范围内没有出现在数组中的那个数。

进阶:

你能否实现线性时间复杂度、仅使用额外常数空间的算法解决此问题?
 

示例 1:

输入:nums = [3,0,1]
输出:2
解释:n = 3,因为有 3 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,3] 内。2 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
示例 2:

输入:nums = [0,1]
输出:2
解释:n = 2,因为有 2 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,2] 内。2 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
示例 3:

输入:nums = [9,6,4,2,3,5,7,0,1]
输出:8
解释:n = 9,因为有 9 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,9] 内。8 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
示例 4:

输入:nums = [0]
输出:1
解释:n = 1,因为有 1 个数字,所以所有的数字都在范围 [0,1] 内。1 是丢失的数字,因为它没有出现在 nums 中。
 

提示:

n == nums.length
1 <= n <= 104
0 <= nums[i] <= n
nums 中的所有数字都 独一无二

题解:

方法一:排序

首先最显而易见的是排序法,即将这个数组进行排序后,遍历一遍数组即可找到。代码略。

方法二:哈希表

代码:

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    
    
    int hash[10001]={
    
    0};
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
    
    
        hash[nums[i]]++;
    }
    for(int i=0;i<=numsSize;i++)
    {
    
    
        if(hash[i]!=1)
        {
    
    
            return i;
        }
    }
    return 1;
}

方法三:位运算

这里刚开始我写的位运算代码是和力扣一题找不同方法类似的,即设立一个不丢失数字的数组cmp作为比较数组与nums数组使用位运算的异或运算符进行比较,根据相同数字异或两次后变为原样的特性,最后剩余的即为所求。

代码:

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    
    
    int cmp[10001];
    for(int i=0;i<=numsSize;i++)
    {
    
    
        cmp[i]=i;
    }
    int res = 0;
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
    
    
        res=res^nums[i];
    }
    for(int i=0;i<=numsSize;i++)
    {
    
    
        res=res^cmp[i];
    }
    return res;
}

当然上述较为麻烦,可以进行优化,即我们发现不需要再另外设立一个单独的比较数组,由于i与nums[i]的关联,我们可以一步到位

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    
    
    int res = 0;
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
    
    
        res=res^(nums[i]^i);//一次对两个进行异或
    }
    res=res^numsSize;//最后再补上一个循环中少的元素
    return res;
}

也可以更优化,即直接给res赋上要补的元素,即在循环中不计算的元素:

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    
    
    int res = numsSize;
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
    
    
        res=res^(nums[i]^i);
    }
    return res;
}

方法四:求和

利用数字大小即可知。

代码:

int missingNumber(int* nums, int numsSize){
    
    
    int res = numsSize;
    for(int i=0;i<numsSize;i++)
    {
    
    
        res=res+i-nums[i];
    }
    return res;
}

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