一个整型数组 nums 里除两个数字之外,其他数字都出现了两次。请写程序找出这两个只出现一次的数字。要求时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。
示例 1:
输入:nums = [4,1,4,6]
输出:[1,6] 或 [6,1]
示例 2:
输入:nums = [1,2,10,4,1,4,3,3]
输出:[2,10] 或 [10,2]
限制:
2 <= nums.length <= 10000
分组异或
思路
让我们先来考虑一个比较简单的问题:
如果除了一个数字以外,其他数字都出现了两次,那么如何找到出现一次的数字?
答案很简单:全员进行异或操作即可。考虑异或操作的性质:对于两个操作数的每一位,相同结果为 00,不同结果为 11。那么在计算过程中,成对出现的数字的所有位会两两抵消为 00,最终得到的结果就是那个出现了一次的数字。
那么这一方法如何扩展到找出两个出现一次的数字呢?
如果我们可以把所有数字分成两组,使得:
两个只出现一次的数字在不同的组中;
相同的数字会被分到相同的组中。
那么对两个组分别进行异或操作,即可得到答案的两个数字。这是解决这个问题的关键。
算法
1、先对所有数字进行一次异或,得到两个出现一次的数字的异或值。
2、在异或结果中找到任意为 1 的位。
3、根据这一位对所有的数字进行分组。
4、在每个组内进行异或操作,得到两个数字。
class Solution {
public:
vector<int> singleNumbers(vector<int>& nums) {
int ret = 0;
for (int n : nums)
ret ^= n;//先对所有数字进行一次异或,得到两个出现一次的数字的异或值。
int div = 1;
while ((div & ret) == 0)//(div & ret) == 1时候跳出来,选取的是「不为 0 的最低位」
div <<= 1;
int a = 0, b = 0;
for (int n : nums)
if (div & n)//如果该位为 1 就分到第一组,否则就分到第二组」
//可以知道它们被分进了两组,所以满足了条件 1。
a ^= n;//在每个组内进行异或操作,得到两个数字。
else
b ^= n;
return vector<int>{a, b};
}
};
复杂度分析
时间复杂度:O(n),我们只需要遍历数组两次。
空间复杂度:O(1),只需要常数的空间存放若干变量。