這是一道看完答案會覺得很簡單,但做之前很難想到答案的題目!!!
不信?
Let us go !
題目描述
給定一個非空整數數組,除了某個元素只出現一次以外,其余每個元素均出現兩次。找出那個只出現了一次的元素。
說明:
你的算法應該具有線性時間復雜度。 你可以不使用額外空間來實現嗎?
示例 1:
輸入: [2,2,1]
輸出: 1
示例 2:
輸入: [4,1,2,1,2]
輸出: 4
題目解析
根據題目描述,由於加上了時間復雜度必須是O(n),並且空間復雜度為O(1)的條件,因此不能用排序方法,也不能使用map數據結構。
小吳想了一下午沒想出來,答案是使用 位操作Bit Operation 來解此題。
將所有元素做異或運算,即a[1] ⊕ a[2] ⊕ a[3] ⊕ …⊕ a[n],所得的結果就是那個只出現一次的數字,時間復雜度為O(n)。
異或
異或運算A ⊕ B的真值表如下:
A | B | ⊕ |
---|---|---|
F | F | F |
F | T | T |
T | F | T |
T | T | F |
動畫演示
進階版
有一個 n 個元素的數組,除了兩個數只出現一次外,其余元素都出現兩次,讓你找出這兩個只出現一次的數分別是幾,要求時間復雜度為 O(n) 且再開辟的內存空間固定(與 n 無關)。
示例 :
輸入: [1,2,2,1,3,4]
輸出: [3,4]
題目再解析
根據前面找一個不同數的思路算法,在這里把所有元素都異或,那么得到的結果就是那兩個只出現一次的元素異或的結果。
然后,因為這兩個只出現一次的元素一定是不相同的,所以這兩個元素的二進制形式肯定至少有某一位是不同的,即一個為 0 ,另一個為 1 ,現在需要找到這一位。
根據異或的性質 任何一個數字異或它自己都等於 0
,得到這個數字二進制形式中任意一個為 1 的位都是我們要找的那一位。
再然后,以這一位是 1 還是 0 為標准,將數組的 n 個元素分成兩部分。
-
將這一位為 0 的所有元素做異或,得出的數就是只出現一次的數中的一個
-
將這一位為 1 的所有元素做異或,得出的數就是只出現一次的數中的另一個。
這樣就解出題目。忽略尋找不同位的過程,總共遍歷數組兩次,時間復雜度為O(n)。
動畫再演示
End
本題的基礎版來源於 LeetCode 第 136 號問題:只出現一次的數字。雖然題目難度是 簡單,但解法真的很巧妙。感興趣的同學可以根據思路去回答一下:https://leetcode-cn.com/problems/single-number/ 。