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剑指offer 面试题40 数组中只出现一次的数字

程序员文章站 2022-07-15 10:47:25
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剑指offer 面试题40 数组中只出现一次的数字

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。
请写程序找出两个只出现了一次的数字。要求时间复杂度是 O(n),空间复杂度是 O(1)

package algorithm.foroffer.top40;

import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;

/**
 * description:
 *
 * @author liyazhou
 * @create 2017-06-01 15:12
 *
 * 面试题40:数组中只出现一次的数字
 *
 * 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。
 *      请写程序找出两个只出现了一次的数字。要求时间复杂度是 O(n),空间复杂度是 O(1)
 *
 * 考查点:
 *      1. 二进制与位运算
 *          第一,任何一个数字异或它自己都等于 0;
 *          第二,任何一个数字异或 0 都等于它自己。
 *
 * 思路:
 *      1. 如果一个数组中只有一个数字仅仅出现一次,其他数字都出现2次(或偶数次),
 *         则将该数组中所有的元素进行异或运算,则结果就是只出现一次的数字
 *      2. 根据 1,想办法将含有两个只出现一次的数字划分到两个数组中,之后可以按 1 分别计算出结果
 *      3. 将原始数组中的所有元素进行异或运算,由于有两个只出现一次的数字,则结果肯定是非0的数字,
 *         将异或结果转化为二进制,找到后边的第一个 1,记录其索引
 *         如果原始数组中的元素的二进制在该索引出是1,则将其划分到一个数组中,否则被划分到另一数组中。
 *         (注:我们的目的是将只出现一次的两个数字分别划分到两个数组中,而出现两次的数字同时被分配到哪一个数组是无关紧要的)
 *
 */
public class Test40 {

    public int[] findTwoNumOfApperanceOnce(int[] array){
        int[] result = {0, 0};

        if (array == null || array.length < 2) return result;

        int xor = 0;
        for (int emt : array) xor ^= emt;

        // int indexOfOne = findFirstBit1(xor);
        String xorStr = Integer.toBinaryString(xor);
        // 从右面开始计数,0 是第一个数字
        int indexOfOne = xorStr.length() - xorStr.lastIndexOf("1") - 1;
        for (int emt : array){
            // 如果这个数字的倒数第indexOfOne+1个数字是1则,划分到一个数组中,否则划分到另外一个数组中
            // 出现两次的数字同时被分配到哪一个数组是无关紧要的,
            // 我们的目的是将只出现一次的两个数字分别划分到两个数组中
            if (((emt >>> indexOfOne) & 1) == 1) result[0] ^= emt;
            else                                 result[1] ^= emt;
        }

        return result;
    }

    private int findFirstBit1(int num){
        int idx;
        for (idx = 0; (num & 1) == 0 && idx < 32; num >>>= 1, idx ++);
        return idx;
    }

    @Test
    public void test(){
        int[][] arrays = {
                {2, 4, 3, 6, 3, 2, 5, 5},
                {2, 4},
        };
        for (int[] array : arrays){
            int [] result = findTwoNumOfApperanceOnce(array);
            System.out.println(Arrays.toString(result));
        }
    }
}