找出数组中两个只出现一次的数字
2010-09-18 22:41
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题目:一个整型数组里除了两个数字之外,其他的数字都出现了两次。请写程序找出这两个只出现一次的数字。要求时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。
分析:这是一道很新颖的关于位运算的面试题。
首先我们考虑这个问题的一个简单版本:一个数组里除了一个数字之外,其他的数字都出现了两次。请写程序找出这个只出现一次的数字。
这个题目的突破口在哪里?题目为什么要强调有一个数字出现一次,其他的出现两次?我们想到了异或运算的性质:任何一个数字异或它自己都等于0。也就是说,如果我们从头到尾依次异或数组中的每一个数字,那么最终的结果刚好是那个只出现依次的数字,因为那些出现两次的数字全部在异或中抵消掉了。
有了上面简单问题的解决方案之后,我们回到原始的问题。如果能够把原数组分为两个子数组。在每个子数组中,包含一个只出现一次的数字,而其他数字都出现两次。如果能够这样拆分原数组,按照前面的办法就是分别求出这两个只出现一次的数字了。
我们还是从头到尾依次异或数组中的每一个数字,那么最终得到的结果就是两个只出现一次的数字的异或结果。因为其他数字都出现了两次,在异或中全部抵消掉了。由于这两个数字肯定不一样,那么这个异或结果肯定不为0,也就是说在这个结果数字的二进制表示中至少就有一位为1。我们在结果数字中找到第一个为1的位的位置,记为第N位。现在我们以第N位是不是1为标准把原数组中的数字分成两个子数组,第一个子数组中每个数字的第N位都为1,而第二个子数组的每个数字的第N位都为0。
现在我们已经把原数组分成了两个子数组,每个子数组都包含一个只出现一次的数字,而其他数字都出现了两次。因此到此为止,所有的问题我们都已经解决。
关键词->相同数字异或结果为0,并根据所有元素异或结果第一个出现0的位置把数组分为2部分!!!
基于上述思路,我们不难写出如下代码:
分析:这是一道很新颖的关于位运算的面试题。
首先我们考虑这个问题的一个简单版本:一个数组里除了一个数字之外,其他的数字都出现了两次。请写程序找出这个只出现一次的数字。
这个题目的突破口在哪里?题目为什么要强调有一个数字出现一次,其他的出现两次?我们想到了异或运算的性质:任何一个数字异或它自己都等于0。也就是说,如果我们从头到尾依次异或数组中的每一个数字,那么最终的结果刚好是那个只出现依次的数字,因为那些出现两次的数字全部在异或中抵消掉了。
有了上面简单问题的解决方案之后,我们回到原始的问题。如果能够把原数组分为两个子数组。在每个子数组中,包含一个只出现一次的数字,而其他数字都出现两次。如果能够这样拆分原数组,按照前面的办法就是分别求出这两个只出现一次的数字了。
我们还是从头到尾依次异或数组中的每一个数字,那么最终得到的结果就是两个只出现一次的数字的异或结果。因为其他数字都出现了两次,在异或中全部抵消掉了。由于这两个数字肯定不一样,那么这个异或结果肯定不为0,也就是说在这个结果数字的二进制表示中至少就有一位为1。我们在结果数字中找到第一个为1的位的位置,记为第N位。现在我们以第N位是不是1为标准把原数组中的数字分成两个子数组,第一个子数组中每个数字的第N位都为1,而第二个子数组的每个数字的第N位都为0。
现在我们已经把原数组分成了两个子数组,每个子数组都包含一个只出现一次的数字,而其他数字都出现了两次。因此到此为止,所有的问题我们都已经解决。
关键词->相同数字异或结果为0,并根据所有元素异或结果第一个出现0的位置把数组分为2部分!!!
基于上述思路,我们不难写出如下代码:
// FindNumsAppearOnce.cpp : Defines the entry point for the console application. /* 题目:一个整型数组里除了两个数字之外,其他的数字都出现了两次。 请写程序找出这两个只出现一次的数字。 要求时间复杂度是O(n),空间复杂度是O(1)。 */ #include "stdafx.h" int FindFirstBits1(int); bool isBit1(int num,unsigned int indexBit); void findNumsAppearsOnce(int data[],int lengh,int &num1,int &num2){ if (lengh<2) { return; } int resultExclusiveOR=0; int i=0; for(i=0;i<lengh;i++){ resultExclusiveOR^=data[i];//异或 } //寻找异或后结果中第一个1出现的位置 unsigned int indexOF1=FindFirstBits1(resultExclusiveOR); num1=num2=0; for(i=0;i<lengh;++i){ if (isBit1(data[i],indexOF1)){ num1^=data[i]; }else{ num2^=data[i]; } } } int FindFirstBits1(int num){ int indexBit=0; //不是1 while ((num & 1) ==0 && (indexBit<32)) { num=num>>1;//除2 ++indexBit; } return indexBit; } bool isBit1(int num,unsigned int indexBit){ num=num>>indexBit; return num&1; } int main(int argc, char* argv[]) { int data[]={3,3,1,4,4,5,6,8,5,3,6}; int num1,num2; findNumsAppearsOnce(data,sizeof(data)/sizeof(*data),num1,num2); printf("the nums which appers once are:%d,%d/n",num1,num2); return 0; }
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