如何利用C语言位运算解决只出现一次的数字

解题所需要的C语言基础知识

hello！从现在开始就进入本题解的正式内容了。首先给大家用图解的方式介绍3个C语言位运算的基本操作符 & | ^

这些知识对下面的解题都非常重要，一定要熟练掌握，不然等会会有一种“我在哪，我是谁我在干什么”的感觉。

只出现一次的数字I

题目描述

只出现一次的数字
给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

说明：

你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

示例 1:

输入: [2,2,1] 输出: 1
示例 2:

输入: [4,1,2,1,2] 输出: 4

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解题思路

首先，根据题意，“有不可以额外使用空间这个限定”，看到这里以后要本能的往位运算上面去靠，因为位运算可以不开辟额外空间解决很多问题，然后回看一下刚刚回顾的位运算知识，就知道我们要用到 ^这个操作符了，因为它可以非常简单的消除重复项，剩下只出现一次的数字。

说了这么多，接下来让我们来看看代码的实现

int singleNumber(int* nums, int numsSize){
int ret=0;//0异或任何数都不会印象他的实际值
for(int i=0;i<numsSize;i++)
{
 ret^=nums[i];//所有数异或，重复的消掉，剩下只出现一次的数字
}
return ret;//返回这个数字
}

这只是一个开胃菜，下面正式进入主菜

只出现一次的数字II

题目描述

只出现一次的数字 II 给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现了三次。找出那个只出现了一次的元素。

说明：

你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

示例 1:

输入: [2,2,3,2] 输出: 3
``示例 2:

输入: [0,1,0,1,0,1,99] 输出: 99

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解题思路

如图所示，考虑数字的二进制位形式，出现三次的数字，二进制位各位上的1都是三的倍数，所以求出各位上的1数目，再对3求余，则可求出只出现一次的数字

那么要怎样求取二进制位各位上1的数目呐，那就要用到&这个操作符了，来看代码实现吧

int singleNumber(int* nums, int numsSize){

 int ret=0;
for(int i=0;i<32;++i)//循环遍历二进制位每一位
{
long cnt=0;//不用long，力扣的编译器不通过，不让int类型左移31位，我也不知道
 for(int j=0;j<numsSize;++j) {//将nums数组中每一个数拿出来，二进制位向右移动i位，与1按位与，
 cnt+=(nums[j]>>i)&1;//则可求出二进制位第i位是否为1；
 }
 ret+=(cnt%3)<<i;//将cnt的值模3，求出只出现一次的那个数第i位为1还是为0，再向左移动i位还原，最后相加求出这个数
}
return ret;
}

好了，这个题目就圆满解决了。

只出现一次的数字III

这个题目就很有技巧了 题目描述
260. 只出现一次的数字 III 给定一个整数数组 nums，其中恰好有两个元素只出现一次，其余所有元素均出现两次。 找出只出现一次的那两个元素。你可以按 任意顺序 返回答案。

进阶：你的算法应该具有线性时间复杂度。你能否仅使用常数空间复杂度来实现？

示例 1：

输入：nums = [1,2,1,3,2,5] 输出：[3,5] 解释：[5, 3] 也是有效的答案。
示例 2：

输入：nums = [-1,0] 输出：[-1,0]
示例 3：

输入：nums = [0,1] 输出：[1,0]

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解题思路

根据第一题的思路，就知道要全部按位异或，消除重复项。但是两个只出现一次的数也异或在了一起，我们的难点就是怎么将这两个数分离。接下来就用图示法来告诉大家怎样分离两个数

接下来是代码的实现

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* singleNumber(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
int m = 0;
int ret = 0;
for (int i = 0; i < numsSize; i++)
{
	ret ^= nums[i];//将全部数异或
}
while (m < 32)
{
	if ((ret>>m)&1)//找出为1的第m位
		break;
	else
  ++m;
}
int x1 = 0, x2 = 0;//分组
int j=0;
while(j<numsSize)
{
	if ((nums[j]>>m)&1)
		x1 ^= nums[j];//异或出只出现一次的数字
	else
		x2 ^= nums[j];
  j++;
}
int* reRer = (int*)malloc(sizeof(int) * 2);
reRer[0] = x1;
reRer[1] = x2;
*returnSize=2;//根据题意返回长度
return reRer;//返回这两个数
}

小编总结

这是我第一次写题解，选了三个相对简单常见的题目，不难，但是也能反应出一种做题的思想。我希望大家不是简单的学会这3个题目，而是学会这种思想去解决更多的题目。同时大家有好的解题方案，也可以在评论区中留言哦，大家互相学习，一起进步。

到此这篇关于如何利用C语言位运算解决只出现一次数字的文章就介绍到这了,更多相关C语言位运算解决出现数字内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！