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剑指 Offer II 004. 只出现一次的数字

题目描述

给你一个整数数组 nums ，除某个元素仅出现 一次 外，其余每个元素都恰出现 三次 。请你找出并返回那个只出现了一次的元素。

 

示例 1：

输入：nums = [2,2,3,2]
输出：3

示例 2：

输入：nums = [0,1,0,1,0,1,100]
输出：100

 

提示：

• 1 <= nums.length <= 3 * 104
• -231 <= nums[i] <= 231 - 1
• nums 中，除某个元素仅出现 一次 外，其余每个元素都恰出现 三次

 

进阶：你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

 

注意：本题与主站 137 题相同：https://leetcode.cn/problems/single-number-ii/

解法

方法一：位运算

我们可以统计所有数字中每个位上出现的 $1$ 的个数，然后对 $3$ 取模。如果某一位上的出现的 $1$ 的个数无法被 $3$ 整除，说明只出现一次的数字在该位上是 $1$，否则是 $0$。

时间复杂度 $O(n \times \log M)$，其中 $n$ 是数组 $nums$ 的长度，而 $M$ 是数组中元素的最大值。空间复杂度 $O(1)$。

Python3

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

Java

class Solution {
    public int singleNumber(int[] nums) {
        int ans = 0;
        for (int i = 0; i < 32; ++i) {
            int cnt = 0;
            for (int x : nums) {
                cnt += x >> i & 1;
            }
            cnt %= 3;
            ans |= cnt << i;
        }
        return ans;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int singleNumber(vector<int>& nums) {
        int ans = 0;
        for (int i = 0; i < 32; ++i) {
            int cnt = 0;
            for (int x : nums) {
                cnt += (x >> i) & 1;
            }
            cnt %= 3;
            ans |= cnt << i;
        }
        return ans;
    }
};

Go

func singleNumber(nums []int) int {
	var ans int32
	for i := 0; i < 32; i++ {
		cnt := 0
		for _, x := range nums {
			cnt += x >> i & 1
		}
		cnt %= 3
		ans |= int32(cnt) << i
	}
	return int(ans)
}

TypeScript

function singleNumber(nums: number[]): number {
    let ans = 0;
    for (let i = 0; i < 32; ++i) {
        let cnt = 0;
        for (const x of nums) {
            cnt += (x >> i) & 1;
        }
        cnt %= 3;
        ans |= cnt << i;
    }
    return ans;
}

Swift

class Solution {
    func singleNumber(_ nums: [Int]) -> Int {
        var ans: Int32 = 0
        for i in 0..<32 {
            var cnt = 0
            for num in nums {
                cnt += (num >> i) & 1
            }
            cnt %= 3
            ans |= Int32(cnt) << i
        }
        return Int(ans)
    }
}