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## 只出现一次的数

> 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。

示例 1:

> 输入: [2,2,1]
> 输出: 1

示例 2:

> 输入: [4,1,2,1,2]
> 输出: 4

这个题目非常容易理解，就是让我们找出那个只出现一次的数字，那么下面我们来看一下这几种解题方法吧

### HashMap

#### 解析

用 HashMap 的这个方法是很容易实现的，题目要求不是让我们求次数嘛，那我们直接遍历数组将每个数字和其出现的次数存到 哈希表里 就可以了，然后我们再从哈希表里找出出现一次的那个数返回即可。

![哈希表解法](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/哈希表解法.1kefww8xsig0.png)

#### 题目代码

```java
class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        //特殊情况
        if (nums.length == 1) {
            return nums[0];
        }
        //HashMap
        HashMap<Integer,Integer> map = new HashMap<Integer,Integer>();
        //将其存入哈希表中，含义为，若该元素不存在则存入表中，并计数为1，若已经存在获取次数并加1.
        for (int x : nums) {
            map.put(x , map.getOrDefault(x,0) + 1);
        }
        //遍历出出现次数为1的情况
        for (int y : map.keySet()) {
            if(map.get(y) == 1){
                return y;
            }
        }    
        return 0;

    }
}
```

### 排序搜索法

#### 解析

这个方法也是特别容易想到的，我们首先对数组进行排序，然后遍历数组，因为数组中其他数字都出现两次，只有目标值出现一次，所以则让我们的指针每次跳两步，当发现当前值和前一位不一样的情况时，返回前一位即可，当然我们需要考虑这种情况，当我们的目标值出现在数组最后一位的情况，所以当数组遍历结束后没有返回值，则我们需要返回数组最后一位，下面我们看一下动图解析。

![排序](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/排序.6sp72k3iaqw0.gif)

#### 题目代码

```java
class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        if (nums.length == 1){
            return nums[0];
        }
        //排序
        Arrays.sort(nums);
        for (int i = 1; i < nums.length-1; i+=2){
            if (nums[i] == nums[i-1]){
                continue;
            }else{
                return nums[i-1];
            }
        }
        return nums[nums.length-1];

    }
}
```



### HashSet

#### 解析

这个方法也是比较容易实现的，我们利用 HashSet 来完成。HashSet 在我们刷题时出现频率是特别高的，它是基于 HashMap 来实现的，是一个不允许有重复元素的集合。那么在这个题解中，它起到什么作用呢？解题思路如下，我们依次遍历元素并与 HashSet 内的元素进行比较，如果 HashSet 内没有该元素（说明该元素第一次出现）则存入，若是 HashSet 已经存在该元素(第二次出现)，则将其从 HashSet 中去除，并继续遍历下一个元素。最后 HashSet 内剩下的则为我们的目标数。思路和我们之前说过的括号匹配问题类似，我们一起来看一下动图解析吧。

![HashSet](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/HashSet.4b6dcxwj07c0.gif)

#### 题目代码

```java
class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
         if (nums.length == 1){
             return nums[0];
         }
         HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
         //循环遍历
         for (int x : nums){
             //已经存在，则去除
             if(set.contains(x)){
                 set.remove(x);
             }
             //否则存入
             else{
                 set.add(x);
             }
         }
         //返回仅剩的一个元素
         return set.iterator().next();
    }
}
```



### 栈

#### 解析

该方法也很容易想到，我们首先将其排序，然后遍历数组，如果栈为空则将当前元素压入栈，如果栈不为空，若当前元素和栈顶元素相同则出栈，继续遍历下一元素，如果当前元素和栈顶元素不同的话，则说明栈顶元素是只出现一次的元素，我们将其返回即可。这个题目也可以使用队列做，思路一致，我们就不在这里说明啦。下面我们看下动图解析。

![栈](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/栈.6mzstgebww00.gif)

#### 题目代码

```java
class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        if (nums.length == 1) {
            return nums[0];
        }
        Arrays.sort(nums);
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (int x : nums){
           if (stack.isEmpty()) {
               stack.push(x);
               continue;
           }
            //不同时直接跳出
           if (stack.peek() != x) {
               break;
           }
            //相同时出栈
           stack.pop();           
        }
        return stack.peek();
    }
}
```



### 求和法

#### 解析

这个方法也比较简单，也是借助咱们的 HashSet ，具体思路如下，我们通过 HashSet 保存数组内的元素，然后进行求和（setsum），那么得到的这个和则为去除掉重复元素的和，我们也可以得到所有元素和（numsum）。因为我们其他元素都出现两次，仅有一个元素出现一次，那我们通过 setsum * 2 - numsum 得到的元素则为出现一次的数。

![求和解法](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/求和解法.2tds49a3vzq0.png)

上面我们的 SetSum  * 2 - NumSum = z 也就是我们所求的值， 是不是感觉很简单呀。

#### 题目代码

```java
class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
       if (nums.length == 1){
           return nums[0];
       }
       HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
       int setsum = 0;
       int numsum = 0;
       for (int x : nums) {
           //所有元素的和
           numsum += x; 
           if (!set.contains(x)) {
               //HashSet内元素的和
               setsum += x; 
           }
           set.add(x);
       } 
       //返回值
       return setsum * 2 - numsum;
    }
}
```



### 位运算

#### 解析

这个方法主要是借助咱们的位运算符 ^ 按位异或，我们先来了解一下这个位运算符。

> 按位异或(XOR)运算符“^”是双目运算符。 其功能是参与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相异时，结果为1。相同时为0。

> 任何数和0异或，仍为本身：a⊕0 = a
> 任何数和本身异或，为0：a⊕a = 0
> 异或运算满足交换律和结合律：a⊕b⊕a = (a⊕a)⊕b = 0⊕b = b

例：

![异或运算](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/异或运算.1myeo11xgqo0.png)

我们通过上面的例子了解了异或运算，对应位相异时得 1，相同时得 0，那么某个数跟本身异或时，因为对应位都相同所以结果为 0 ， 然后异或又满足交换律和结合律。则

![image-20201129120648802](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/tan45du.github.io.photo@master/photo/image-20201129120648802.2ajgng6zzd7o.png)

#### 题目代码

```java
class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int num = 0;
        //异或
        for (int x : nums) {    
              num ^= x;
        }
        return num;
    }
}
```

本题一共介绍了6种解题方法，肯定还有别的方法，欢迎大家讨论。大家可以在做题的时候一题多解。这样能大大提高自己解题能力。下面我们来看一下这些方法如何应用到其他题目上。