异或巧妙求解唯一数
数组中只出现一次的数字
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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。
先来看一下异或的运算法则
- a ⊕ a = 0
- a ⊕ 0 = a
通过位运算的话,就是相同为0,不同为1,如下表
a b a⊕b
1 0 1
1 1 0
0 0 0
0 1 1 - a ⊕ b = b ⊕ a
- a ⊕b ⊕ c = a ⊕ (b ⊕ c) = (a ⊕ b) ⊕ c;
- d = a ⊕ b ⊕ c 可以推出 a = d ⊕ b ⊕ c.
- a ⊕ b ⊕ a = b.
满足12交换律和结合律,(12是为了去和谐zujiao)
本题中除了两个出现的一次的元素,其他的元素都出现两次,那么出现两次的元素能够自己与自己相 异或 掉,也就是把数组中所以元素逐一异或,最终的结果就是出现一次 的 那两个元素的异或结果。
a⊕b⊕c⊕f⊕d⊕a⊕e⊕c⊕b⊕d = a⊕a ⊕ b⊕b ⊕ c⊕c ⊕ d⊕d f⊕e = 0 ⊕ 0 ⊕ 0 ⊕ 0 ⊕ f⊕e = f⊕e
如果只出现一次的元素只有一个,是不是一次异或运算就可以找出来,但是本题是两个,那就想办法把这两个出现一次的元素分到不到的类别里,然后在不同的类别里进行异或运算,最后的结果就是该类别里 出现一次的元素。所以需要构造一个分类器。
这 出现一次的 两个元素 异或结果:_OR,这个结果的 二进制位 为1的 肯定包含了两个元素的不同位(0⊕1=1),异或结果_OR 与 自身的补码 相与的结果 为1的位 就是这两个元素第一个不同位(其他位都会为0),该结果作为分类器classify = _OR & (- _OR),该分类器 分别 & 这两个元素,一个为0,一个不为0,即可分到不同类别中去。
ex:
3 ⊕ 6 = 0011 ⊕ 0110 = 0101 = _OR
-_OR = 1011
_OR & (- _OR) = 0101 & 1011 = 0001 = classify
classify & 3 = 0001 & 0011 = 0001
classify & 6 = 0001 & 0110 = 0000
最后的代码就很清晰明了 了!
public static void findNumsAppearOnce(int[] array,int num1[] , int num2[]) { if(null == array) return; int _OR = 0; for (int arr:array) { // 最终异或的结果 为两个出现一次的数 的异或 结果 _OR ^= arr; } // 分类器 int classify = _OR & (- _OR); for (int arr:array) { int condition = arr & classify; if(condition == 0) { num1[0] ^= arr; } else num2[0] ^= arr; } }