LeetCode - Single Number

题注

我有个学弟说过,千万别让我碰代码。果然如此… 根本停不下来… 刷LeetCode应该从简单到难了,所以我选择了一个比较偷懒的方法:按照Accept Rate进行排序,Accept概率越大的题,相对来说肯定比较简单啦。另外,今后博客中的数学公式我会使用LaTeX的表述方法,这样更专业些,而且也很容易移植。

这道题其实还是挺有意思的,不过作为一个学密码学的,竟然一下没想到这种解决方法,真是惭愧啊…

题目

Given an array of integers, every element appears twice except for one. Find that single one.

Note:
Your algorithm should have a linear runtime complexity. Could you implement it without using extra memory?

分析

看到这道题我第一个想到的是一个我做过的类似问题:有一个N-1长的数组,随机存有[1, N]的N-1个不重复数,也就是说,有一个属于[1,N]的数不存在,请找出这个数。这个题的解法是将所有[1,N]相加,再减去数组中的所有数,剩下的就是答案了。

然而,同样的方法似乎不能用在这道题中,因为这个数组存的数的范围是不确定的。而且,即使我们知道本身所有数的求和结果,如果这些数都比较大,求和的结果很可能超过int的范围,即使用long感觉也并不合适,似乎不是一个正确的思路。

正确的方法是利用异或运算。异或运算的一个非常重要的性质是:

\[\forall a \in \mathbb{Z}, a \oplus a = 0\]

所以说,如果我们对数组中所有的元素进行异或运算,那么出现了两次的数都会被上述性质消去,最后剩下的就是只出现一次的整数了。这个方法还有个好处就是内存是不会溢出的,因为异或运算本身不涉及到任何进位的问题,这个需要特别提醒一下。

说到这里,想起了我一个师姐面试时面试官出的一个题:如何不用extra memory,交换int a和int b的位置。这个题很简单,用a+b,a-b的思路就好。但是这个问题还有个变种:如果a+b有进位情况,怎么解决?方法就是异或运算了。

代码

public class Solution {
    public int singleNumber(int[] A) {
        int result = 0;
        for (int i=0; i<A.length; i++){
            result ^= A[i];
        }
        return result;
    }
}



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