异或运算及其应用-查找奇数个数的数字

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异或运算及其应用-查找奇数个数的数字


 

异或运算功能很强大。用的得当可以提高算法效率。

先说一下异或运算的运算法则:

 

       1.  a ^ b = b ^ a
  2. a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c
    3. d = a ^ b ^ c 可以推出 a = d ^ b ^ c(两边异或a^d之后就可以推出。)
       4. a ^ b ^ a = b

 

  对于性质1,不多说,显而易见的。

  对于性质2和4,这里最近我发现了一个重要的应用,就是可以查找出一组数列中具有奇数个数的数。比如:

   题目:有2n+1个数,其中有n个数出现过两次,只有一个数字出现过一次。要求是找出这个数字。

 

   为了说明性质2和4如何使用,先举个例子:数列{2,3,4,5,6,9,6,3,2,1,5,8,4,5,5,9,8,1,8} 中8有三个,而其他数字都是2个或者2的倍数(即偶数个),那么根据性质3,我们可以得出这样的结论:

             (a^a)^ (b^b)^ (c^c)^ (c^c)^ (d^d)^ (e^e)^(f^f)^x =0^0^0^0^0^0^0^x = x;

   因为a^a = 0,含有偶数个的数字异或运算的值为0, 0^x = x 最后剩下奇数个的数字x。

   这样仅仅用了一次遍历即可找出。算法效率明显提高。

两个变量交换值的方法
  第一种方法,大家会借助第三个变量来实现
  如:C=A;A=B;B=C;
  这种方法需要借助第三变量来实现;
  第二种方法是利用加减法实现两个变量的交换,
  如:A=A+B;B=A-B;A=A-B;
  第三种方法是得用位异或运算来实现,也是效率最高的一种,在大量数据交换的时候,效率明显优于前两种方法,
  如:A=A^B;B=A^B;A=A^B;
  原理:利用一个数异或本身等于0和异或运算符合交换率。

 按位异或的几个常见用途:
  (1) 使某些特定的位翻转
  例如对数10100001的第2位和第3位翻转,则可以将该数与00000110进行按位异或运算。
  10100001^00000110 = 10100111
  (2) 实现两个值的交换,而不必使用临时变量。
  例如交换两个整数a=10100001,b=00000110的值,可通过下列语句实现:
  a = a^b;   //a=10100111
  b = b^a;   //b=10100001
  a = a^b;   //a=00000110

 

异或运算功能很强大。用的得当可以提高算法效率。

先说一下异或运算的运算法则:

 

       1.  a ^ b = b ^ a
  2. a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c
    3. d = a ^ b ^ c 可以推出 a = d ^ b ^ c(两边异或a^d之后就可以推出。)
       4. a ^ b ^ a = b

 

  对于性质1,不多说,显而易见的。

  对于性质2和4,这里最近我发现了一个重要的应用,就是可以查找出一组数列中具有奇数个数的数。比如:

   题目:有2n+1个数,其中有n个数出现过两次,只有一个数字出现过一次。要求是找出这个数字。

 

   为了说明性质2和4如何使用,先举个例子:数列{2,3,4,5,6,9,6,3,2,1,5,8,4,5,5,9,8,1,8} 中8有三个,而其他数字都是2个或者2的倍数(即偶数个),那么根据性质3,我们可以得出这样的结论:

             (a^a)^ (b^b)^ (c^c)^ (c^c)^ (d^d)^ (e^e)^(f^f)^x =0^0^0^0^0^0^0^x = x;

   因为a^a = 0,含有偶数个的数字异或运算的值为0, 0^x = x 最后剩下奇数个的数字x。

   这样仅仅用了一次遍历即可找出。算法效率明显提高。

两个变量交换值的方法
  第一种方法,大家会借助第三个变量来实现
  如:C=A;A=B;B=C;
  这种方法需要借助第三变量来实现;
  第二种方法是利用加减法实现两个变量的交换,
  如:A=A+B;B=A-B;A=A-B;
  第三种方法是得用位异或运算来实现,也是效率最高的一种,在大量数据交换的时候,效率明显优于前两种方法,
  如:A=A^B;B=A^B;A=A^B;
  原理:利用一个数异或本身等于0和异或运算符合交换率。

 按位异或的几个常见用途:
  (1) 使某些特定的位翻转
  例如对数10100001的第2位和第3位翻转,则可以将该数与00000110进行按位异或运算。
  10100001^00000110 = 10100111
  (2) 实现两个值的交换,而不必使用临时变量。
  例如交换两个整数a=10100001,b=00000110的值,可通过下列语句实现:
  a = a^b;   //a=10100111
  b = b^a;   //b=10100001
  a = a^b;   //a=00000110

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