LeetCode-136. 只出现一次的数字

2023-10-02 12:28:31

找出一个只出现一次的数字

前言

在编程中，我们经常需要处理数组，其中包含重复的元素。然而，有时我们也会遇到一个元素只出现一次的情况。在这种情况下，找到这个唯一的元素就变得至关重要。在这篇博客中，我们将探讨三种不同的方法来找到数组中只出现一次的数字。

方法 1：哈希表

哈希表是一种数据结构，它允许我们根据键值快速查找和插入元素。在这种方法中，我们将使用哈希表来存储数组中每个元素出现的次数。

def single_number(nums):
  """
  哈希表法

  Args:
    nums: 数组

  Returns:
    只出现一次的元素
  """

  # 初始化哈希表
  hashtable = {}

  # 遍历数组，更新哈希表
  for num in nums:
    if num in hashtable:
      del hashtable[num]  # 如果元素已存在，则将其删除
    else:
      hashtable[num] = True  # 如果元素不存在，则将其添加到哈希表中

  # 遍历哈希表，找出只出现一次的元素
  for num, count in hashtable.items():
    if count:
      return num

方法 2：位运算

位运算提供了一种更有效的方法来找到只出现一次的元素。它利用了异或运算（^)的性质，即：

a ^ a = 0
a ^ b = b ^ a
a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c)

在异或运算中，相同的位会相互抵消，不同的位会产生 1。因此，我们可以对数组中的所有元素进行异或运算，以获得只出现一次的元素。

def single_number(nums):
  """
  位运算法

  Args:
    nums: 数组

  Returns:
    只出现一次的元素
  """

  # 对数组中的所有元素进行异或运算
  result = 0
  for num in nums:
    result ^= num

  return result

方法 3：数学

数学方法基于这样一个事实：数组中所有元素的和减去只出现一次的元素的和，等于只出现一次的元素。

def single_number(nums):
  """
  数学法

  Args:
    nums: 数组

  Returns:
    只出现一次的元素
  """

  # 计算数组中所有元素的和
  sum_all = sum(nums)

  # 计算只出现一次的元素的和
  sum_unique = 0
  for num in nums:
    sum_unique ^= num

  # 只出现一次的元素等于所有元素的和减去唯一元素的和
  return sum_all - sum_unique