求数组中某个出现n次的数是一类很有技巧的问题,这类问题思路巧妙,但是一旦想到思路,编程异常简单快速。这求出现n次的数问题可以归结为下列常见的三个问题:
问题1:数组中只有一个数出现一次,其余的数出现2次,求这个出现一次的数是多少。
问题2:数组中只有一次数出现一次,其余的数出现3次,求这个出现一次的数是多少。
问题3:数组中只有两个数出现一次,其余的数出现2次,求这两个出现一次的数分别是多少。
对于这种查找的问题,最朴素的思想是通过一个一个的统计,最后找出所要求的数,但是这种方法时间复杂度太高,而且这种思想也太朴素,没有什么值得讨论的地方。
我们知道计算机基础的表达单元是0和1,所谓的int数据类型就是四字节的整数,也就是用32位的0和1来表示一个整数,最朴素的统计查找思想是直接对int数据类型的整数进行操作,比如1,2,3,4...但是更加进一步的,我们可以通过对0000,0001,0011,0010这些最基本的表达单元进行操作来降低时间复杂度。现在通过位运算来求解这三个问题:
问题1:数组中只有一个数出现一次,其余的数出现2次,求这个出现一次的数是多少。
思想:
1.一个数和他本身进行异或运算为0
2.一个数和其他数进行异或运算为1
3.异或运算满足交换律
代码:
#include<stdlib.h> void main() { int i; int n=9; int a[]={1,2,1,4,5,4,5,6,6}; int num=0; for(i=0;i<n;i++) { num ^= a[i]; } printf("%d ",num); system("pause"); }
问题2:数组中只有一次数出现一次,其余的数出现3次,求这个出现一次的数是多少。
思路:
1.要求出现一次的数,只要求这个数哪些位为1
2.一个数出现三次,这个数每位相加一定能被3整出
代码:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main() { int i,j; int n=10; int a[]={1,1,1,4,4,4,5,6,6,6}; int bit[32]={0}; int num=0; //bit[j]存储的是所有数第j位上1的个数和 for(i=0;i<n;i++) { for(j=0;j<32;j++) { bit[j] += ( (a[i]>>j) & 1 ); } } //对bit[j]每位关于3取模,则可以得到所求的数 for(j=0;j<32;j++) { if(bit[j]%3!=0) { num += (1<<j); } } printf("%d ",num); system("pause"); }
问题3:数组中只有两个数出现一次,其余的数出现2次,求这两个出现一次的数分别是多少。
思路:1.分为两个数组,在每个数组中一个数就只出现一次,化为问题1
2.对整个数组进行异或运算,运用结果对数组进行划分
代码:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main() { int i,j; int n=10; int a[]={1,8,4,4,5,7,5,7,6,6}; int b[10],c[10]; int num=0,num1=0,num2=0; int sep_point; //bit[j]存储的是所有数第j位上1的个数和 for(i=0;i<n;i++) { num ^=a[i]; } for(j=0;j<32;j++) { if( num&(1<<j)) { sep_point=j; break; } } int k1=0,k2=0; for(i=0;i<n;i++) { if( a[i] &(1<<sep_point) ) { b[k1++]=a[i]; } else { c[k2++]=a[i]; } } for(i=0;i<k1;i++) { num1 ^=b[i]; } for(i=0;i<k2;i++) { num2 ^=c[i]; } printf("%d %d ",num1,num2); system("pause"); }
扩展化问题:
由以上的讨论,我们很容易将问题扩展为一般性问题:
数组中只有a个数出现n次,其余的数出现m次,求这a个出现n次的数分别是多少。
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