136、只出现一次的数字

题目

位运算：只出现一次的数字
给你一个 非空 整数数组 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。

代码

class Solution {
public:
    int singleNumber(vector<int>& nums) {
        int res=0;
        for(int i=0;i<nums.size();i++)
        {
            res^=nums[i];
        }
        return res;
    }
};

原理图

原理解释

提示：算法流程及解释在代码中已标注
方法1：hashset 此方法不适用本题目，时间复杂度与空间复杂度都为O(n)
输入：nums = [2,2,1]
循环遍历遇到2放入到hashset中，遇到2但2已在hashset中则将hashset中的2移除，遇到1放入到hashset中，也可以实现，但空间复杂度为O(n)不符合题目要求的O(1)

方法2：
采用异或的方法
4与4异或为0
1与1异或为0
4与0异或为4
1与0异或为1
相同的元素都会相互异或为0，0与一个数字异或为数字本身，根据这种思想，只要相同的数字就会抵消为0，只要其中有一个元素单独出现，与0异或后的结果还是单独出现的数字。
输入：nums = [4,1,2,1,2]
按照1，1，2，2，4来看，改变数据的顺序并不会影响其结果
1与1异或为0
2与2异或为0
0与4异或为4
其最终结果为4

结束

只出现一次的数字可以通过以下几种算法来解决：

位运算：利用异或运算的特性，相同的数字经过异或运算后结果为0，因此可以将所有数字进行异或运算，最终得到的结果即为只出现一次的数字。

哈希表：遍历所有数字，将其存储在哈希表中，然后再次遍历哈希表，找到只出现一次的数字。

排序：将所有数字排序，然后遍历一次找出只出现一次的数字。

求和：将所有数字求和，再将去重后的数组总和乘以2，减去原数组总和，得到的差即为只出现一次的数字。

这些算法都可以有效地找到只出现一次的数字，选择适合自己需求和数据规模的算法进行实现。

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