找出数组中两个只出现一次的数字
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问题描述:一个数组中除了两个数字之外,其余数字均出现了两次(或偶数次)。请写出程序查找出这两个只出现一次的数字,要求时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(1)。
问题分析:这是一道很新颖的关于位运算的面试题。首先考虑这个问题的一个简单版本:一个数组中除了一个数字之外,其余的数字均出现两次,请写程序找出这个出现一次的数字。
这个问题的突破口在哪里?题目为什么强调有一个数字只出现一次,其他的出现两次?我们想到异或运算的性质,任何一个数字异或 自身都为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一次的数字。因为出现两次的数字均在异或运算中抵消了。
有了上面简单问题的解决方案后,我们回到原始问题。如果能把一个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,其余数字均出现两次。如果能够这样拆分数组,则按照前面的方法,很容易求出原始数组中两个只出现一次的数字。
我们还是从头到尾依次异或数组中每个数字,那么最终得到的结果就是两个只出现一次的的数字的异或值,其他出现两次的数字在异 或运算中抵消了。由于这两个数字肯定不一样,所以最终异或结果必然不为0。也就是说异或结果的二进制数值中肯定有一位为1。我们在异或结果数字中找到第一个不为1的位的位置,记为N,我们以第N位是否为1为标准把原始数组划分为两个子数组。第一个子数组每个数字第N位都为1,第二个子数组每个数字第N位都为0。现在,我们已经把原始数组划分为两个子数组。两个子数组都包含一个只出现1次的数字,而其余数字均出现两次。到此为止,原始问题就得以解决了。
算法:
- #include<iostream>
- using namespace std;
- int findFirstOne(int value);
- bool testBit(int value,int pos);
- int findNums(int date[],int length,int &num1,int &num2){
- if(length<2){return -1;}
- int ansXor=0;
- for(int i=0;i<length;i++){
- ansXor^=date[i]; //异或
- }
- int pos=findFirstOne(ansXor);
- num1=num2=0;
- for(int i=0;i<length;i++){
- if(testBit(date[i],pos))
- num1^=date[i];
- else
- num2^=date[i];
- }
- return 0;
- }
- int findFirstOne(int value){ //取二进制中首个为1的位置
- int pos=1;
- while((value&1)!=1){
- value=value>>1;
- pos++;
- }
- return pos;
- }
- bool testBit(int value,int pos){ //测试某位置是否为1
- return ((value>>pos)&1);
- }
- int main(void){
- int date[10]={1,2,3,4,5,6,4,3,2,1};
- int ans1,ans2;
- if(findNums(date,10,ans1,ans2)==0)
- cout<<ans1<<" "<<ans2<<endl;
- else
- cout<<"error"<<endl;
- return 0;
- }
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- 找出数组中两个只出现一次的数字--总结
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