LeetCode刷题——位运算（python语言）

最新推荐文章于 2022-05-18 01:08:13 发布

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LeetCode刷题——位运算（python语言）

一、位运算

1.1 与运算

全为1，才为1

1.2 或预算

有1，就是1

1.3 取反运算

1为0，0为1

1.4 异或运算

相同为0 ，相异为1

二、刷题

2.1 只出现一次的数字

给定一个非空整数数组，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。

说明：

你的算法应该具有线性时间复杂度。你可以不使用额外空间来实现吗？

示例 1:
输入: [2,2,1]
输出: 1

示例 2:
输入: [4,1,2,1,2]
输出: 4
**题解：**根据两个相同的数字异或运算为0，一个数字和0异或运算为原理啊

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        answer = 0
        for item in nums:
            answer ^= item
        return answer

2.2 只出现一次的数字 II

给你一个整数数组 nums ，除某个元素仅出现一次外，其余每个元素都恰出现三次。请你找出并返回那个只出现了一次的元素。

示例 1：
输入：nums = [2,2,3,2]
输出：3

示例 2：
输入：nums = [0,1,0,1,0,1,99]
输出：99

提示：
1 <= nums.length <= 3 * 104
-231 <= nums[i] <= 231 - 1
nums 中，除某个元素仅出现一次外，其余每个元素都恰出现三次

进阶：你的算法应该具有线性时间复杂度。你可以不使用额外空间来实现吗？
**解法一：**哈希表统计，返回为一的

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        dictory = {}
        for item in nums:
            if item not in dictory:
                dictory[item] = 0
            dictory[item] += 1 
        for key,value in dictory.items():
            if value==1:
                return key

**解法二：**去重乘以三减去求和除以二

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        return int((3*sum(set(nums))-sum(nums))/2)

2.3 只出现一次的数字 III

给定一个整数数组 nums，其中恰好有两个元素只出现一次，其余所有元素均出现两次。找出只出现一次的那两个元素。你可以按任意顺序返回答案。

进阶：你的算法应该具有线性时间复杂度。你能否仅使用常数空间复杂度来实现？

示例 1：
输入：nums = [1,2,1,3,2,5]
输出：[3,5]
解释：[5, 3] 也是有效的答案。

示例 2：
输入：nums = [-1,0]
输出：[-1,0]

示例 3：
输入：nums = [0,1]
输出：[1,0]

提示：
2 <= nums.length <= 3 * 104
-231 <= nums[i] <= 231 - 1
除两个只出现一次的整数外，nums 中的其他数字都出现两次
**解法：**对每个元素求异或，最终结果difference为两个不同数字的异或。对-difference为每位取反加一，那么对他俩与运算，区分出两个元素的集合，分别对两个集合每位异或运算。得出结构

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> List[int]:
        difference = 0 
        for item in nums:
            difference ^= item
        difference &= -1 * difference  
        num1 = num2 = 0
        for item in nums:
            if(item&difference==0):
                num1 ^= item
            else:
                num2 ^= item
        return [num1,num2]

2.4 子集

给你一个整数数组 nums ，数组中的元素互不相同。返回该数组所有可能的子集（幂集）。
解集不能包含重复的子集。你可以按任意顺序返回解集。

示例 1：
输入：nums = [1,2,3]
输出：[[],[1],[2],[1,2],[3],[1,3],[2,3],[1,2,3]]

示例 2：
输入：nums = [0]
输出：[[],[0]]

提示：
1 <= nums.length <= 10
-10 <= nums[i] <= 10
nums 中的所有元素互不相同
**解法：**n长度的集合其子集个数为2的n次方，根据每个元素是否被选择，而已设置和集合长度大小相同的二进制数，位数为1代表选择，为0代笔没有选择。这样对每个数左移，乘以2，对2其余为真，放入列表。最终存储。

class Solution:
    def subsets(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        n = len(nums)
        answer = []
        for i in range(2**n):
            item = []
            for j in range(n):
                if(i>>j)%2:
                    item.append(nums[j])
            answer.append(item)
        return answer

2.5 2 的幂

给你一个整数 n，请你判断该整数是否是 2 的幂次方。如果是，返回 true ；否则，返回 false 。

如果存在一个整数 x 使得 n == 2x ，则认为 n 是 2 的幂次方。

示例 1：
输入：n = 1
输出：true
解释：20 = 1

示例 2：
输入：n = 16
输出：true
解释：24 = 16

示例 3：
输入：n = 3
输出：false

示例 4：
输入：n = 4
输出：true

示例 5：
输入：n = 5
输出：false

提示：
-231 <= n <= 231 - 1

进阶：你能够不使用循环/递归解决此问题吗？
**解法：**首先2的幂指数一定大于零，整数是二的倍数二进制只有一个1，减1的话高位的1没有了，两者相与为0

class Solution:
    def isPowerOfTwo(self, n: int) -> bool:
        return n>0 and (n&(n-1))==0