mirror of
https://github.com/chefyuan/algorithm-base.git
synced 2024-11-24 21:08:53 +00:00
290 lines
9.2 KiB
Java
290 lines
9.2 KiB
Java
> 如果阅读时，发现错误，或者动画不可以显示的问题可以添加我微信好友 **[tan45du_one](https://raw.githubusercontent.com/tan45du/tan45du.github.io/master/个人微信.15egrcgqd94w.jpg)** ，备注 github + 题目 + 问题 向我反馈
|
||
>
|
||
> 感谢支持，该仓库会一直维护，希望对各位有一丢丢帮助。
|
||
>
|
||
> 另外希望手机阅读的同学可以来我的 <u>[**公众号：袁厨的算法小屋**](https://raw.githubusercontent.com/tan45du/test/master/微信图片_20210320152235.2pthdebvh1c0.png)</u> 两个平台同步，想要和题友一起刷题，互相监督的同学，可以在我的小屋点击<u>[**刷题小队**](https://raw.githubusercontent.com/tan45du/test/master/微信图片_20210320152235.2pthdebvh1c0.png)</u>进入。
|
||
|
||
#### [137. 只出现一次的数字 II](https://leetcode-cn.com/problems/single-number-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。
|
||
|
||
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
|
||
|
||
题目很容易理解，刚才的题目是其他元素出现两次，目标元素出现一次，该题是其他元素出现三次，目标元素出现一次，所以我们完全可以借助上题的一些做法解决该题。
|
||
|
||
### 求和法
|
||
|
||
#### 解析
|
||
|
||
我们在上题中介绍了求和法的解题步骤，现在该题中其他元素都出现三次，我们的目标元素出现一次，所以我们利用求和法也是完全 OK 的。下面我们来看具体步骤吧。
|
||
|
||
1.通过遍历数组获取所有元素的和以及 HashSet 内元素的和。
|
||
|
||
2.（SumSet \* 3 - SumNum）/ 2 即可，除以 2 是因为我们减去之后得到的是 2 倍的目标元素。
|
||
|
||
注：这个题目中需要注意溢出的情况 。
|
||
|
||
#### 题目代码
|
||
|
||
Java Code:
|
||
|
||
```java
|
||
class Solution {
|
||
public int singleNumber(int[] nums) {
|
||
HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
|
||
long setsum = 0;
|
||
long numsum = 0;
|
||
for (int x : nums) {
|
||
//所有元素的和
|
||
numsum += x;
|
||
if (!set.contains(x)) {
|
||
//HashSet元素和
|
||
setsum += x;
|
||
}
|
||
set.add(x);
|
||
}
|
||
//返回只出现一次的数
|
||
return (int)((3 * setsum - numsum) / 2);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
C++ Code:
|
||
|
||
```cpp
|
||
class Solution {
|
||
public:
|
||
int singleNumber(vector<int>& nums) {
|
||
unordered_set<int> set;
|
||
long setsum = 0;
|
||
long numsum = 0;
|
||
for (int x : nums) {
|
||
//所有元素的和
|
||
numsum += x;
|
||
if (set.find(x) == set.end()) {
|
||
//HashSet内元素的和
|
||
setsum += x;
|
||
}
|
||
set.insert(x);
|
||
}
|
||
//返回值
|
||
return (3 * setsum - numsum) / 2;
|
||
}
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
JS Code:
|
||
|
||
```javascript
|
||
var singleNumber = function (nums) {
|
||
let set = new Set();
|
||
let setsum = 0;
|
||
let numsum = 0;
|
||
for (let x of nums) {
|
||
//所有元素的和
|
||
numsum += x;
|
||
if (!set.has(x)) {
|
||
setsum += x;
|
||
}
|
||
//HashSet内元素的和
|
||
set.add(x);
|
||
}
|
||
//返回值
|
||
return (3 * setsum - numsum) / 2;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
Python Code:
|
||
|
||
```python
|
||
class Solution:
|
||
def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
|
||
return (3 * sum(set(nums)) - sum(nums)) // 2
|
||
```
|
||
|
||
这个题目用 HashMap 和排序查找肯定也是可以的，大家可以自己写一下，另外我们在第一题中有个利用异或求解的方法，但是这个题目是出现三次，我们则不能利用直接异或来求解，那还有其他方法吗？
|
||
|
||
### 位运算
|
||
|
||
#### 解析
|
||
|
||
这个方法主要做法是将我们的数的二进制位每一位相加，然后对其每一位的和与 3 取余 ，我们看下面的例子。
|
||
|
||
|
||
|
||
那么我们为什么要这样做呢？大家想一下，如果其他数都出现 3 次，只有目标数出现 1 次，那么每一位的 1 的个数无非有这两种情况，为 3 的倍数（全为出现三次的数）或 3 的倍数 +1（包含出现一次的数）。这个 3 的倍数 +1 的情况也就是我们的目标数的那一位。
|
||
|
||
#### 题目代码
|
||
|
||
Java Code:
|
||
|
||
```java
|
||
class Solution {
|
||
public int singleNumber(int[] nums) {
|
||
int res = 0;
|
||
for(int i = 0; i < 32; i++){
|
||
int count = 0;
|
||
for (int num: nums) {
|
||
//检查第 i 位是否为 1
|
||
if ((num >> i & 1) == 1) {
|
||
count++;
|
||
}
|
||
}
|
||
if (count % 3 != 0) {
|
||
// 将第 i 位设为 1
|
||
res = res | 1 << i;
|
||
}
|
||
}
|
||
return res;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
C++ Code:
|
||
|
||
```cpp
|
||
class Solution {
|
||
public:
|
||
int singleNumber(vector<int>& nums) {
|
||
int res = 0;
|
||
for(int i = 0; i < 32; i++){
|
||
int count = 0;
|
||
for (int num: nums) {
|
||
//检查第 i 位是否为 1
|
||
if ((num >> i & 1) == 1) {
|
||
count++;
|
||
}
|
||
}
|
||
if (count % 3 != 0) {
|
||
// 将第 i 位设为 1
|
||
res = res | 1 << i;
|
||
}
|
||
}
|
||
return res;
|
||
}
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
JS Code:
|
||
|
||
```javascript
|
||
var singleNumber = function (nums) {
|
||
let res = 0;
|
||
for (let i = 0; i < 32; i++) {
|
||
let count = 0;
|
||
for (let num of nums) {
|
||
//检查第 i 位是否为 1
|
||
if (((num >> i) & 1) == 1) {
|
||
count++;
|
||
}
|
||
}
|
||
if (count % 3 != 0) {
|
||
// 将第 i 位设为 1
|
||
res = res | (1 << i);
|
||
}
|
||
}
|
||
return res;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
Python Code:
|
||
|
||
```python
|
||
class Solution:
|
||
def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
|
||
res = 0
|
||
for i in range(32):
|
||
count = 0
|
||
for num in nums:
|
||
# 检查第 i 位是否为 1
|
||
if (num >> i & 1) == 1:
|
||
count += 1
|
||
if count % 3 != 0:
|
||
# 将第 i 位设为 1
|
||
res = res | 1 << i
|
||
# 这里的做法稍有不同，见下方解释
|
||
if (res >> 31 & 1) == 1:
|
||
res = ~(res ^ 4294967295)
|
||
return res
|
||
```
|
||
|
||
Go Code:
|
||
|
||
```go
|
||
func singleNumber(nums []int) int {
|
||
res := 0
|
||
// Go语言中，int占32位以上
|
||
for i := 0; i < 64; i++ {
|
||
cnt := 0
|
||
for j := 0; j < len(nums); j++ {
|
||
if (nums[j] >> i & 1) == 1 {
|
||
cnt++
|
||
}
|
||
}
|
||
if cnt % 3 != 0{
|
||
res = res | 1 << i
|
||
}
|
||
}
|
||
return res
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
我们来解析一下我们的代码：
|
||
|
||
> **<<** 左移运算符：运算数的各二进位全部左移若干位，由 **<<** 右边的数字指定了移动的位数，高位丢弃，低位补 0。
|
||
>
|
||
> **>>** 右移运算符：**>> ** 左边的运算数的各二进位全部右移若干位，**>>** 右边的数字指定了移动的位数。
|
||
|
||
另外我们的代码中还包含了 a & 1 和 a | 1 这有什么作用呢？继续看下图。
|
||
|
||
> **&** 按位与运算符：参与运算的两个值，如果两个相应位都为 1,则该位的结果为 1，否则为 0。
|
||
|
||
|
||
|
||
因为我们 a & 1 中 1 只有最后一位为 1，其余位皆为 0 ，所以我们发现 **a & 1 的作用就是判断 a 的最后一位是否为 1** ，如果 a 的最后一位为 1 ，a & 1 = 1，否则为 0 。所以我们还可以通过这个公式来判断 a 的奇偶性。
|
||
|
||
> **|** 按位或运算符：只要对应的二个二进位有一个为 1 时，结果位就为 1。
|
||
|
||
|
||
|
||
这个公式的作用就是**将我们移位后的 res 的最后一位 0 变为 1**。这个 1 也就代表着我们只出现一次元素的某一位。
|
||
|
||
> 贡献者[@jaredliw](https://github.com/jaredliw)注：
|
||
>
|
||
> 这里我想解释一下 python 里的这两行：
|
||
>
|
||
> ```python
|
||
> if (res >> 31 & 1) == 1:
|
||
> res = ~(res ^ 4294967295)
|
||
> ```
|
||
>
|
||
> int 的的符号是由最高位（这题用的是 32 位）的值决定，1 就是负数，0 就是正数。由于 python 的 int 类型理论上是无限大的，这题里的 res 都会被认定为是正数。举个例子，32 位的 -4 是这样的：
|
||
>
|
||
> > 11111111111111111111111111111100 （最高位是 1 ）= -4
|
||
>
|
||
> python 里的则是这样的：
|
||
>
|
||
> > ...000000000000 11111111111111111111111111111100 （前面跟着无限个 0，最高位是 0 ）= 4294967292
|
||
>
|
||
> 怎么办呢？
|
||
>
|
||
> 我们可以先将 res 的后 32 位取反（与 4294967295 异或，4294967295 的二进制是 32 个 1），得到：
|
||
>
|
||
> > ...000000000000 00000000000000000000000000000011（最高位是 0）= 3
|
||
>
|
||
> 之后再用波浪号按位取反，得到：
|
||
>
|
||
> > ...111111111111 11111111111111111111111111111100 （前面跟着无限个 1，最高位是 1）= -4
|
||
>
|
||
> 大家可以自行验证看看：`(res >> n & 1) == 1` ，n 随便填个大于 31 的数字，之前是 false，之后就变成 true （代表第 33 位，第 34 位，……都转成 1 了）。
|
||
>
|
||
> 虽然说这种方法有一种脱裤子放屁的感觉 ，而且`res -= 2 ** 32` 也能办到，但由于涉及到 int 存储的问题（我省略了许多，大家自行度娘哈），我觉得还是有必要知道的。
|