LeetCode解题报告 --- Single Number II

Single Number II

Given an array of integers, every element appears three times except for one. Find that single one.

Note:

Your algorithm should have a linear runtime complexity. Could you implement it without using extra memory?

思路：

数组中只有一个数只出现一次，其他数都出现三次，题目要求用线性时间复杂度算法找出这个数。这道题比Single Number要难一些。

考虑用统计的思路来解这道题，如果一个数出现了三次就消掉，int的32个位都是由0/1组成的，所以将所有数的对应位加起来，再将各位的统计和对3取模，最终剩下的结果就是要找出的数。如图示意(以4位为例)

考查知识点：位运算

难度 : ★ ★ ★ ☆ ☆

初级解法

用一个数组int count[32],数组中count[i]代表第i位的当前统计值。对于每一个A[i]，通过移位运算获得A[i]各个位的值，加到count中去，最后将count[]中的各个数对3取模，再类似二进制转十进制的方法得到结果。如图：

• 优点：思路简单，容易想到
• 缺点：空间代价大，移位求数的每一位时间代价大。

中级解法

针对初级解法需要int[32]的空间大代价进行优化，考虑每一位的统计值，如果累加到3就归为0，则只会有0/1/2三种情况，所以将大小为32的int数组改为只用两个int即可，int one的第i位为0/1代表第i位当前累加有0/1个1，int two的第i位为1代表第i位当前累加有2个1，算法示意如图：

这种解法中要注意的三个小地方是：

• 当one的第i位溢出需要向two进位，one的第i位归0
• 当two的第i位为1，one的第i位也累加到1时（说明出现了3次），需要同时归0
• one和two的对应位不会同时为1

高级解法

再对中级解法进行优化，不用通过移位运算解析出A[i]的每一位，直接将整个数做位运算，加速算法。

假设当前已经统计了A[]中的一些数，one、two都有相应值。

对于下一个要统计的数A[i]，若one中第k位为1，A[i]的第k位也为1，说明出现到两次要向two进位，此时two的第k位需要由0(当one的第k位为1时，two的第k位只能是0)变为1，其他情况下two的第k位保持原值。所以用one&A[i]取出one和A[i]中同为1的位，再与two进行或运算，得到更新后的two。

two |= (one & A[i]);

对于one的各个位的更新，遵循：

遵循异或的运算规则，可以直接用异或位运算。

one ^= A[i];

更新完one和two之后，会有one和two的第k位同时为1的情况（即对应位出现3次），此时需要将同为1的对应位都清为0.

three = one & two; //取出同为1的位one -= three; //one中对应位清0two -= three; //two中对用位清0

解题代码：(第三种解法)

class Solution {public:    int singleNumber(int A[], int n) {        int one = 0, two = 0, three = 0;        for(int i=0; i<n; ++i) {            two |= (one & A[i]);            one ^= A[i];            three = one & two;            two -= three;            one -= three;        }        return one;    }};

欢迎大家关注我的github博客：pinkings.github.com LeetCode解题报告陆续更新中~

另有：《程序员面试宝典》（第三版）笔记+勘误