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找出数组中两个只出现一次的数字

2010-09-18 22:41 369 查看
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:
// 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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标签:  面试
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