牛客网刷题-03

一、 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。例如数组为{1,3,5,7,1,3,5,9},找出7和9。

二、解答:(以下使用的编程语言为java)

1、运用异或运算符的解法

我们先考虑上述问题的简单版本: 一个数组里面只有一个数字出现一次,其他都出现两次,请找出这个数字。

这个问题可以可以使用用异或的性质解决。异或的性质:对于整数a,有

                     (1) a^a=0

                     (2)a^0=a

                     (3)a^b^c=a^(b^c)=(a^c)^b

利用以上的性质,上面的题目的解法为:

public static void findNumAppearOnce(int[] arr) {
        int result = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            result ^= arr[i];
        }
        System.out.println(result);

有了以上的基础,解文章开始时提出的问题的思路如下:

(1)对于出现两次的元素,使用“异或”操作后结果肯定为0,那么我们就可以遍历一遍数组,对所有元素使用异或操作,那么得到的结果就是两个出现一次的元素的异或结果。

(2)因为这两个元素不相等,所以异或的结果肯定不是0,也就是可以再异或的结果中找到1位不为0的位,例如异或结果的最后一位不为0。

(3)这样我们就可以最后一位将原数组元素分为两组,一组该位全为1,另一组该位全为0。

(4)再次遍历原数组,最后一位为0的一起异或,最后一位为1的一起异或,两组异或的结果分别对应着两个结果。

/*
 解法1:
1、思路:
(1)对于出现两次的元素,使用“异或”操作后结果肯定为0,那么我们就可以遍历一遍数组,对所有元素使用异或操作,那么得到的结果就是两个出现一次的元素的异或结果。
(2)因为这两个元素不相等,所以异或的结果肯定不是0,也就是可以再异或的结果中找到1位不为0的位,例如异或结果的最后一位不为0。
(3)这样我们就可以最后一位将原数组元素分为两组,一组该位全为1,另一组该位全为0。
(4)再次遍历原数组,最后一位为0的一起异或,最后一位为1的一起异或,两组异或的结果分别对应着两个结果。
2、复杂度:
  (1)时间复杂度:第一次循环,将所有元素异或得到对应结果,时间开销为O(n);第二次循环,找出第一次异或结果为1的位,时间开销为O(32);第三次循环,根据为1的位将元素分为两组进行异或得到两个结果,时间复杂度为O(n),所以总的时间复杂度为T(n) = 2*O(n)+O(32) = O(n)。
  (2)空间复杂度:常数,因为只分配了两个空间用于结果的保存,因此空间复杂度为常数。
 */

    public static int[] findNumsAppearOnce2(int[] arr) {
        if(arr.length < 2)
            return arr;

        int[] result = new int[2];  //要返回的结果  
        int res = arr[0];  //第一次对所有元素进行亦或操作结果  
        for(int i=1; i<arr.length; i++) {
            res ^= arr[i];
        }
        int bitIndex = 0;
        for(int i=0; i<32; i++) {  //找出亦或结果为1的位。  
            if((res>>i & 1) == 1) {
                bitIndex = i;
                break;
            }
        }
        for(int i=0; i<arr.length; i++) { //根据bitIndex为1,将元素分为两组  
            if((arr[i] >> bitIndex & 1) == 1)
                result[0] ^= arr[i];   //对应位为1,亦或得到的结果  
            else
                result[1] ^= arr[i];   //对应位为0,亦或得到的结果  
        }

        return result;
    }

2、运用HashMap的解法

(1)思路:

使用一个Map,Map对应的键值key就是数组中的元素,value就是这个元素出现的次数。这样我通过一次遍历数组中的元素,
如果元素出现在map中,则将其对应的value加1,否则将元素添加到map中,这样遍历一遍数组,我们就可以得到数组中每个元素对应出现的次数,
然后再通过遍历一遍map,返回value为1对应的key就是我们需要求得元素。
复制代码

/*
解法2:
(1)思路:这个可以可以使用一个Map,Map对应的键值key就是数组中的元素,value就是这个元素出现的次数。这样我
通过一次遍历数组中的元素,如果元素出现在map中,则将其对应的value加1,否则将元素添加到map中,这样遍历一遍数组,我们就可以得到数组中每个元素对应出现的次数,然后再通过遍历一遍map,返回value为1对应的key就是我们需要求得元素。
(2)时间复杂度:因为首先需要遍历一遍数组,时间开销为O(n),构建完map后需要遍历一遍map找到value为1的元素,而map的个数为n/2,时间开销为O(n/2),所以总的时间开销为O(n)。
(3)空间复杂度:因为需要建立一个map,而且最后map的大小为n/2,所以空间复杂度为O(n)。
*/
    public static void findNumsAppearOnce1(int[] arr) {
        //Map对应的键值key就是数组中的元素,value就是这个元素出现的次数
        Map<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<Integer, Integer>();
        for (int i : arr) {
            if (hashMap.containsKey(i)) {
                hashMap.put(i, hashMap.get(i) + 1); //如果存在,value值加1
            } else {
                hashMap.put(i, 1); //如果不存在,存入hashMap,value值等于1
            }
        }
        //遍历一遍map,返回value为1对应的key就是我们需要求得元素
        Set<Integer> set = hashMap.keySet();
        for (int i : set) {
            if (hashMap.get(i) == 1) {
                System.out.print(i+" ");
            }
        }
    }

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