136. 只出现一次的数字
总结
异或位运算方法
给你一个非空整数 nums ，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。
你必须设计并实现线性时间复杂度的算法来解决此问题，且该算法只使用常量额外空间。
示例1：
输入：nums = [2,2,1]
输出：1
示例2:
输入：nums = [4,1,2,1,2]
输出：4
示例3:
输入：nums = [1]
输出：1
提示：
- 1 <= nums.length <= 3 * 104
- -3 * 104 <= nums[i] <= 3 * 104
- 除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。
方法：位运算
思路与算法
异或运算有以下三个性质:
- 任何数和0做异或运算，结果仍然是原来的数，即 a ⊕ 0 = a a⊕0=a a⊕0=a。
- 任何数和其自身做异或运算，结果是0，即 a ⊕ a = 0 a⊕a=0 a⊕a=0。
- 异或运算满足交换律和结合律，即 a ⊕ b ⊕ a = b ⊕ a ⊕ a = b ⊕ ( a ⊕ a ) = b ⊕ 0 = b a⊕b⊕a=b⊕a⊕a=b⊕(a⊕a)=b⊕0=b a⊕b⊕a=b⊕a⊕a=b⊕(a⊕a)=b⊕0=b。
假设数组中有 2m+1 个数，其中有 m个数各出现两次，一个数出现一次。令
a
1
、
a
2
、
…
…
、
a
m
a_1、a_2、……、a_m
a1、a2、……、am为出现两次的m个数，
a
m
+
1
a_{m+1}
am+1为出现一次的数。根据性质3，数组中的全部元素的异或运算结果总是可以写成如下形式：
(
a
1
⊕
a
1
)
⊕
(
a
2
⊕
a
2
)
⊕
⋯
⊕
(
a
m
⊕
a
m
)
⊕
a
m
+
1
(a_1⊕a_1)⊕(a_2⊕a_2)⊕⋯⊕(a_m⊕a_m)⊕a_{m+1}
(a1⊕a1)⊕(a2⊕a2)⊕⋯⊕(am⊕am)⊕am+1
根据性质 2 和性质 1，上式可化简和计算得到如下结果：
0
⊕
0
⊕
⋯
⊕
0
⊕
a
m
+
1
=
a
m
+
1
0⊕0⊕⋯⊕0⊕a_{m+1}=a_{m+1}
0⊕0⊕⋯⊕0⊕am+1=am+1
因此，数组中的全部元素的异或运算结果即为数组中只出现一次的数字。
class Solution {
public:
int singleNumber(vector<int>& nums) {
int ret=0;
for (auto e: nums) ret ^= e;
return ret;
}
};
复杂度分析
- 时间复杂度： O ( n ) O(n) O(n)，其中n是数组长度。只需要对数组遍历一次。
- 空间复杂度： O ( 1 ) O(1) O(1)。