CleanCodeHandbook Chapter 5: Bit Manipulation(33-34)-优快云博客

本文探讨了如何运用位操作解决LeetCode上的单数问题，包括SingleNumber和SingleNumberII。通过三种方法——使用哈希映射、集合以及位运算，详细解析了线性时间和常数空间复杂度的解决方案。

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Bit Manipulation

文章目录

Bit Manipulation
- leetcode136. Single Number
- leetcode137. Single Number II

leetcode136. Single Number

题目链接
题目：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

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        int count = 0;
        for(int x : nums){
            count = map.getOrDefault(x, 0) + 1;
            map.put(x, count);
        }
        for(Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()){
            if(entry.getValue() == 1){
                return entry.getKey();
            }
        }
        throw new IllegalArgumentException("No single element");
    }
}

利用set

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for(int x : nums){
            if(set.contains(x)){
                set.remove(x);
            }else{
                set.add(x);
            }
        }
        return set.iterator().next();
    }
}

利用抑或运算，同0异1

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int num = 0;
        for(int x : nums){
            num ^= x;
        }
        return num;
    }
}

leetcode137. Single Number II

题目链接
题目：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了三次。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: [2,2,3,2]
输出: 3

示例 2:
输入: [0,1,0,1,0,1,99]
输出: 99

思路：同上题第一个解法一样，用map来记录

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
       Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for(int x : nums){
            map.put(x, map.getOrDefault(x, 0) + 1);
        } 
        for(int x : nums){
            if(map.get(x) == 1){
                return x;
            }
        }
        throw new IllegalArgumentException("No single element");
    }
}

思路2：利用位运算才有办法实现不用额外空间，把所有数的第i位加起来，对3取余肯定是0或1，然后取余的结果就是只出现一次的这个数的第i位。。这遍历32次每次记录某位的出现的次数，如果不能被三整除，说明那个出现一次的就在该位有值，那么ans 或该位一下就可以了。

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int result = 0;
        int len = nums.length;
        int count[] = new int[32];
        for(int i = 0; i < 32; i++){
            for(int j = 0; j < len; j++){
                //判断第i位是否为1
                if((nums[j] & (1 << i)) != 0){
                    count[i]++;
                }
            }
            result |= ((count[i] % 3) << i);
        }
        return result;
    }
}