• 求数组中出现1,2次数问题的讨论 分类: 算法 2014-12-06 09:28 81人阅读 评论(0) 收藏


    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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