一、题目

一个整型数组 nums 里除两个数字之外,其他数字都出现了两次。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)

二、示例

2.1> 示例 1:

输入】nums = [4,1,4,6]
输出】[1,6] 或 [6,1]

2.2> 示例 2:

输入】nums = [1,2,10,4,1,4,3,3]
输出】[2,10] 或 [10,2]

限制:

  • -2 <= nums.length <= 10000

三、解题思路

根据题目描述,我们要在数组nums中寻找两个不同数字,那么要求时间复杂度O(n)并且空间复杂度O(1)。那么,我们可以考虑通过位操作的方式来解答这道题。

那么,首先我们可以采用异或的方式去除掉重复的数字。为什么可以这么处理呢?我们来看异或的计算方式,其实异或计算又被称作为“翻牌”操作,即:假设你手中有一张牌是“1”,那么对方出什么牌,最终的结果都是对方手持那张牌的相反牌。例如:你手持的牌是“1”,对方如果手持牌是“0”,则最终结果就是1(0的相反牌);如果手持牌是“1”,则最终结果就是0(1的相反牌)。具体运算关系,请见下图所示:

图解LeetCode——剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数_时间复杂度

那么通过上面对异或操作的介绍,我们可以得出一个结论,即:如果异或的两个位相同(都是0或者1),那么最终结果一定就是0。所以,我们也可以推导出,如果两个数字mn是相同的,那么m与n执行异或操作,最终结果也一定会是0;具体如下图所示:

图解LeetCode——剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数_算法_02

所以针对这个规律,我们如果将数组nums中所有的数字都执行异或操作的话,最终的结果一定就是那两个不同的数字(假设为:num1和num2)的异或值。那么到目前为止,本道题的难点就出现了,即:如果整个数组中,只有1个数字是不重复的,我们此时得出的值就是该值的。但是,这道题是两个不重复的值,我们怎么拆分这个结果呢? 其实,我们只要能将原数组拆解成两份,然后使得num1num2分别在这两个数组中即可,然后针对这两个数组分别执行循环异或操作,那么num1num2自然也就被计算出来了。如下所示:

图解LeetCode——剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数_时间复杂度_03

因为num1num2本身就是不同的,所以我们只需要找到他们不相同的那一位,然后来划分两个数组并计算异或即可。好了,具体的解题思路就这样了,编码没有什么难度,只是其中的处理逻辑有一点点绕。

四、代码实现

class Solution {
    public int[] singleNumbers(int[] nums) {
        int x = 0, y = 1, num1 = 0, num2 = 0;
        for (int num : nums) 
            x ^= num;
        while((x & y) == 0)
            y <<=1;
        for (int num : nums) {
            if ((num & y) == 0) num1 ^= num;
            else num2 ^= num;
        }
        return new int[]{num2, num1};
    }
}

图解LeetCode——剑指 Offer 56 - I. 数组中数字出现的次数_空间复杂度_04

今天的文章内容就这些了:

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