LeetCode136——只出现一次的数字

给你一个 非空 整数数组 nums ，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

你必须设计并实现线性时间复杂度的算法来解决此问题，且该算法只使用常量额外空间。

Result01

位运算知识点：

<1> 异或相同为0，不同为1.
<2>0 ^ x = x ； x ^ x = 0
<3>位运算满足结合律和交换律，即与运算顺序无关

位运算讲解

这段代码的时间复杂度为O(n)，其中n为数组长度。

    public static int singleNumber(int[] nums){
        int result = 0;
        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            result= result^nums[i];
        }
        return result;
    }

---

如果不考虑此题的时间空间复杂度限制，下面几种方法也值得学习。

Result02

使用集合存储数字。遍历数组中的每个数字，如果集合中没有该数字，则将该数字加入集合，如果集合中已经有该数字，则将该数字从集合中删除，最后剩下的数字就是只出现一次的数字。

这段代码的时间复杂度为O(n)，其中n为数组长度。首先遍历一次数组统计每个数字的出现次数，然后再遍历一次哈希表找到只出现一次的数字。

 public static int findSingleNumber(int[] nums) {
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        
        // 遍历数组，统计每个数字出现的次数
        for (int num : nums) {
            map.put(num, map.getOrDefault(num, 0) + 1);
        }
        
        // 遍历哈希表，找到只出现一次的数字
        for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()) {
            if (entry.getValue() == 1) {
                return entry.getKey();
            }
        }
         if (hashSet.isEmpty()){
            return -1;
        }
      
        return -1; // 如果没有只出现一次的数字，则返回一个默认值
    }

Result03

使用哈希表存储每个数字和该数字出现的次数。遍历数组即可得到每个数字出现的次数，并更新哈希表，最后遍历哈希表，得到只出现一次的数字。

这段代码的时间复杂度为O(n)，其中n为数组长度。首先遍历一次数组统计每个数字的出现次数，然后再遍历一次哈希表找到只出现一次的数字。

Result04

使用集合（不会存在重复元素）存储数组中出现的所有数字，并计算数组中的元素之和。然后通过计算集合中的元素之和的两倍减去数组中的元素之和，得到只出现一次的数字。

这段代码的时间复杂度为O(n)，其中n为数组长度。首先遍历一次数组将数字添加到集合中，并计算数组元素之和。然后遍历集合计算集合元素之和。最后通过计算集合元素之和的两倍减去数组元素之和，得到只出现一次的数字。

  public static int singleNumber(int[] arr) {
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        int arraySum = 0;
        int setSum = 0;

        // 遍历数组，将数字添加到集合中，并计算数组元素之和
        for (int num : arr) {
            set.add(num);
            arraySum += num;
        }

        // 遍历集合，计算集合元素之和
        for (int num : set) {
            setSum += num;
        }

        // 通过计算集合元素之和的两倍减去数组元素之和，得到只出现一次的数字
        return 2 * setSum - arraySum;
    }