0136. 只出现一次的数字

• 标签：位运算、数组
• 难度：简单

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题目大意

描述：给定一个非空整数数组 nums，nums 中除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。

要求：找出那个只出现了一次的元素。

说明：

• 要求不能使用额外的存储空间。

示例：

• 示例 1：

输入: [2,2,1]
输出: 1

• 示例 2：

输入: [4,1,2,1,2]
输出: 4

解题思路

思路 1：位运算

如果没有时间复杂度和空间复杂度的限制，可以使用哈希表 / 集合来存储每个元素出现的次数，如果哈希表中没有该数字，则将该数字加入集合，如果集合中有了该数字，则从集合中删除该数字，最终成对的数字都被删除了，只剩下单次出现的元素。

但是题目要求不使用额外的存储空间，就需要用到位运算中的异或运算。

异或运算 $\oplus$ 的三个性质：

1. 任何数和 $0$ 做异或运算，结果仍然是原来的数，即 $a \oplus 0 = a$。
2. 数和其自身做异或运算，结果是 $0$，即 $a \oplus a = 0$。
3. 异或运算满足交换率和结合律：$a \oplus b \oplus a = b \oplus a \oplus a = b \oplus (a \oplus a) = b \oplus 0 = b$。

根据异或运算的性质，对 $n$ 个数不断进行异或操作，最终可得到单次出现的元素。

思路 1：代码

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        if len(nums) == 1:
            return nums[0]
        ans = 0
        for i in range(len(nums)):
            ans ^= nums[i]
        return ans

思路 1：复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n)$。
• 空间复杂度：$O(1)$。