C++刷题练习：找出只出现一次的数字（LeetCode 136）

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2023-10-13 12:44:43

引言：

在软件开发和数据分析领域，处理大数据集并从中提取有价值的见解至关重要。一个常见的挑战是找出在一个包含重复元素的数据集中的唯一元素。在本文中，我们将探讨一个解决此问题的著名算法，即“只出现一次的数字”（LeetCode 136）。

问题陈述：

给定一个非空整数数组 nums，除了一个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。你的任务是找出那个只出现了一次的元素。

算法：

我们的算法依赖于位运算的技巧。位运算可以高效地执行布尔操作和比较，对于解决诸如本问题之类的特定场景非常有用。

该算法的工作原理如下：

初始化哈希表： 创建一个哈希表来跟踪每个元素在数组中的出现次数。
遍历数组： 遍历给定的数组，并为每个遇到的元素执行以下操作：
- 如果元素已经在哈希表中，则将出现的次数增加 1。
- 否则，将元素添加到哈希表，出现的次数设为 1。
查找唯一元素： 遍历哈希表，找出出现次数为 1 的元素。这个元素就是我们正在寻找的唯一元素。

复杂度分析：

时间复杂度：O(n)，其中 n 是数组 nums 的长度。算法只遍历数组一次，而哈希表查找和插入操作是常数时间操作。
空间复杂度：O(n)，因为哈希表最多存储 n 个唯一元素。

C++实现：

以下代码片段提供了该算法的 C++ 实现：

#include <unordered_map>

int singleNumber(vector<int>& nums) {
    unordered_map<int, int> hashtable;
    
    for (int num : nums) {
        if (hashtable.find(num) != hashtable.end()) {
            hashtable[num]++;
        } else {
            hashtable[num] = 1;
        }
    }
    
    for (auto& pair : hashtable) {
        if (pair.second == 1) {
            return pair.first;
        }
    }
    
    return -1;  // 不应该达到这一点
}