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[数据结构与算法]异或有什么神奇之处(应用)?

什么是异或?

简单理解就是:

首先它是对于二进制:相同为0 不同为1;

定义:

1 ⊕ 1 = 0

0 ⊕ 0 = 0

1 ⊕ 0 = 1

0 ⊕ 1 = 1

异或有什么神奇之处(应用)?

1)快速比较两个值

一般我们使用这个 a==b
如果两个数相等 ,a ^ b 的结果为零。
所以现在我们可以这样
if(a^b  == 0) {
	//相同为true 
}

2)在汇编语言中经常用于将变量置零:xor a,a

3)我们可以使用异或来使某些特定的位翻转

因为不管是0 或者是1 与1 做异或将得到原值的相反值;

例如:翻转`10100001`的第6位
答案:可以将该数与`00100000`进行按位异或运算;
1010 0001 ^ 0010 0000 = 1000 0001

4)我们使用异或来判断一个二进制数中1的数量是奇数还是偶数

例如:求10100001中1的数量是奇数还是偶数; 答案:1 ^ 0 ^ 1 ^ 0 ^ 0 ^ 0 ^ 0 ^ 1 = 1,结果为1就是奇数个1,结果为0就是偶数个1。

5)校验和恢复

6)经典题目:不使用其他空间,交换两个值

    private static void swap(int a, int b) {
//     a=1; b=2;
//     a = 01 ^ 10 = 11 ==> 3
//     b = 11 ^ 10  ==>  1
//     a = 01 ^ 11  ==> 2   交换完成
        a = a ^ b;
        b = a ^ b;
        a = a ^ b;
        System.out.println(a);
        System.out.println(b);
    }

? 结果:

2
1

7)面试题:互换二进制数的奇偶位;

8)最最常出现的面试题:一个整型数组里除了第N个数字之外,其他的数字都出现了两次,找出这第N个数字;

这个跟上面的 第4 (判断一个二进制数中1的数量是奇数还是偶数)是很相似的,只是其中的二进制 扩展成 了 普通整数,道理都是一样,相同为0 不相同为1,最终找到唯一的奇数,

面试就问到我了,我就蒙了。

题目链接: 只出现一次的数

给定一个非空整数数组,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。

说明:

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?

示例 1:
输入: [2,2,1]
输出: 1
示例 2:
输入: [4,1,2,1,2]
输出: 4

我们可以采用hash表的形式来做,比如使用 map 。

也可以采用异或的形式;

public int singleNumber(int[] nums) {
        int single = 0;
        for (int num : nums) {
            single ^= num;
        }
        return single;
    }

数组里全部的数全部 异或一遍 即可得出其中的单数,因为一个数出现两次就会抵消为0。

例如:[4,1,2,1,2]
-> 4^1^2^1^2 
-> 4 ^ 1^1 ^ 2^2 
-> 4 ^ 0 ^ 0 
== 4
最终得到单数 4

相较于利用 hash 表的形式 ,时间复杂的均为O(n),但是它空间复杂度小得多,为:O(1)。

接下来让我们增加一些难度:

题目:一个整型数组里除了个数字之外,其他的数字都出现了两次。请写程序找出这两个只出现一次的数字?

思路:

第一步:肯定还是像我们上面的解法一样,所有数进行异或,不过最终得到的结果是 a 和 b(假设 a 和 b 是落单的数字)两个值的异或结果singles = a^b ,没有直接得到 a 和 b 的值;

第二步:想办法得到 a 或者 b,假设 singles 为 00001001(F肯定不为0),根君 singles 的值我们发现,值为1的位(比如从右向左第一位)表示在此位上 a 和 b 的值不同;所以,根据这个特点,我们找出来所有第一位为1的数进行异或,得到的就是 a 或者 b;

第三步:singles = a ^ b,假设我们已经找到了 a,根据异或特性,我们知道,b = singles ^ a;这样我们就可以找出 b;所以我们只需要循环两次;

这样我们的时间复杂度是 O(n),空间复杂度是 O(1) 。

参考:

https://blog.csdn.net/qq_19272431/article/details/78564391

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加:2022-04-14 01:32:52  更:2022-04-14 02:01:35 
 
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