剑指 Offer II 004. 只出现一次的数字

• 标签：位运算、数组
• 难度：中等

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题目大意

给定一个整数数组 nums，除了某个元素仅出现一次外，其余每个元素恰好出现三次。

要求：找到并返回那个只出现了一次的元素。

解题思路

1. 哈希表

朴素解法就是利用哈希表。统计出每个元素的出现次数。再遍历哈希表，找到仅出现一次的元素。

2. 位运算

将出现三次的元素换成二进制形式放在一起，其二进制对应位置上，出现 1 的个数一定是 3 的倍数（包括 0）。此时，如果在放进来只出现一次的元素，则某些二进制位置上出现 1 的个数就不是 3 的倍数了。

将这些二进制位置上出现 1 的个数不是 3 的倍数位置值置为 1，是 3 的倍数则置为 0。这样对应下来的二进制就是答案所求。

注意：因为 Python 的整数没有位数限制，所以不能通过最高位确定正负。所以 Python 中负整数的补码会被当做正整数。所以在遍历到最后 31 位时进行 ans -= (1 << 31) 操作，目的是将负数的补码转换为「负号 + 原码」的形式。这样就可以正常识别二进制下的负数。参考：Two's Complement Binary in Python? - Stack Overflow

代码

1. 哈希表

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        nums_dict = dict()
        for num in nums:
            if num in nums_dict:
                nums_dict[num] += 1
            else:
                nums_dict[num] = 1
        for key in nums_dict:
            value = nums_dict[key]
            if value == 1:
                return key
        return 0

2. 位运算

class Solution:
    def singleNumber(self, nums: List[int]) -> int:
        ans = 0
        for i in range(32):
            count = 0
            for j in range(len(nums)):
                count += (nums[j] >> i) & 1
            if count % 3 != 0:
                if i == 31:
                    ans -= (1 << 31)
                else:
                    ans = ans | 1 << i
        return ans