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137. 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。
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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注：
这里我想解释一下 python 里的这两行：
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。